ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΜΕ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΗΣ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΕΛΑΙΟΣΩΜΑΤΩΝ ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΕΛΑΙΟΥΧΕΣ ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ ΔΟΝΣΟΥΖΗ ΣΤΕΛΛΑ Β. ΚΙΟΣΕΟΓΛΟΥ, Καθηγητής (επιβλέπων) Θεσσαλονίκη 1

2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Κύριος στόχος της παρούσας πτυχιακής εργασίας ήταν η παρασκευή φυσικών γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα φουντουκιού, σησαμόσπορου και σόγιας και η μελέτη της επίδρασης της προσθήκης καζεϊνικού νατρίου, Tween 8 και ξανθάνης στη φυσικοχημική σταθερότητά τους κατά την αποθήκευση χωρίς ή μετά από θερμική επεξεργασία των αρχικών εκχυλισμάτων τους. Πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων του Τμήματος Χημείας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης υπό την επίβλεψη και καθοδήγηση του Καθηγητή Βασίλειου Κιοσέογλου. Ευχαριστώ θερμά τον κ. Κιοσέογλου που μου έδωσε την ευκαιρία να πραγματοποιήσω αυτή την εργασία, για την επιστημονική του υποστήριξη, τις συμβουλές του και την ηθική του συμπαράσταση κατά τη διάρκεια εκπόνησης της διπλωματικής μου εργασίας. Στο σημείο αυτό θα ήθελα να πω ένα μεγάλο ευχαριστώ στον διδάκτορα Κώστα Νικηφορίδη για την άψογη συνεργασία, την υποστήριξη αλλά και τις συζητήσεις που είχαμε που με βοήθησαν να πραγματοποιήσω την παρούσα εργασία, στην υποψήφια διδάκτορα Άνθια Ματσακίδου για την πραγματικά εξαιρετική της βοήθεια και υποστήριξη σε όλα τα στάδια εκπόνησης της εργασίας, στον υποψήφιο διδάκτορα Θωμά Κουπάντση αλλά και όλους τους συναδέλφους για το φιλικό και ευχάριστο κλίμα που επικρατούσε στο χώρο του εργαστηρίου. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον αναπληρωτή καθηγητή Ριτζούλη Χρήστο και το Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων στο Αλεξάνδρειο Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Θεσσαλονίκης για την δυνατότητα που μου παρείχαν να χρησιμοποιήσω για μεγάλο χρονικό διάστημα τα όργανα Malvern Mastersizer και Zeta Potential Analyzer. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω το πρόγραμμα ARISTEIA/8- OILBODIESEXPLOIT (συγχρηματοδότηση Ελλάδας και Ευρωπαϊκής Ένωσης), για την οικονομική υποστήριξη που μου παρείχε κατά τη διάρκεια εκπόνησης της διπλωματικής μου. ii

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Εισαγωγή Καρπός φουντουκιού Σπόρος σησαμιού Καρπός σόγιας Δομή και σύσταση ελαιοσωμάτων Οι πρωτεΐνες των ελαιοσωμάτων Μέθοδοι παραλαβής ελαιοσωμάτων από ελαιούχες πρώτες ύλες Γαλακτώματα Σταθεροποίηση τεχνητών και φυσικών γαλακτωμάτων Δυνατότητες αξιοποίησης των ελαιοσωμάτων στην παρασκευή τροφίμων.... ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Υλικά και αντιδραστήρια Όργανα και συσκευές Μέθοδοι Υδατική εκχύλιση των ελαιοσωμάτων, παραλαβή της κρέμας και παρασκευή των φυσικών γαλακτωμάτων Προσδιορισμός της περιεκτικότητας της κρέμας σε υγρασία, λίπος και πρωτεΐνη Ηλεκτροφορητικός διαχωρισμός των πρωτεϊνών με SDS-PAGΕ Μέτρηση του μεγέθους σωματιδίων των γαλακτωμάτων Μέτρηση του ζ-δυναμικού iii

4 3.3.. Εκτίμηση της σταθερότητας των γαλακτωμάτων κατά την αποθήκευση ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΖΗΤΗΣΗ Σύσταση της κρέμας ελαιοσωμάτων Μέγεθος των σταγονιδίων/σωματιδίων των γαλακτωμάτων Επειφανειακό ζ-δυναμικό των σταγονιδίων Φυσικοχημική σταθερότητα των γαλακτωμάτων κατά την αποθήκευση Σταθερότητα ως προς την συσσωμάτωση/συγχώνευση των σταγονιδίων Σταθερότητα ως προς την αποκορύφωση ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ... 7 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ iv

5 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ σελ. Πίνακας 1.1 Σύσταση φουντουκιού, σησαμιού και σόγιας Πίνακας.1 Περιεκτικότητα σε υγρασία, λίπος και πρωτεΐνη των παρασκευασμάτων κρέμας που ανακτήθηκαν από τα εκχυλίσματα των ελαιοσωμάτων χωρίς ή μετά από προηγούμενη θερμική επεξεργασία των αρχικών εκχυλισμάτων τους. 3 v

6 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ σελ. Σχήμα 1.1. Καρπός φουντουκιού. Σχήμα 1.. Σπόρος σησαμιού. Σχήμα1.3. Καρπός σόγιας. Σχήμα 1.. Δομή των ελαιοσωμάτων. 8 Σχήμα 1.5. Σχήμα 1.. Σχήμα 1.7. Σχήμα 1.8. Σχήμα 3.1. Σχήμα.1. Δομή του μορίου της ελαιοσίνης στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων. 1 Πιθανή δομή του μορίου της καλαιοσίνης στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων. 1 Πιθανή δομή του μορίου της στερελαιοσίνης στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων. 13 Σχηματική αναπαράσταση της δράσης του Tween 8 στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων. 1 Διάγραμμα ροής για την παραλαβή κρέμας ελαιοσωμάτων από τις τρείς ελαιούχες πρώτες ύλες με προσθήκη σακχαρόζης. 3 SDS-PAGE ηλεκτροφορήματα των πρωτεϊνών των πρώτων υλών και των αντίστοιχων παρασκευασμάτων κρέμας που παραλαμβάνονται από την πρώτη ύλη με υδατική εκχύλιση. Πρότυπο δείγμα πρωτεϊνών (διαδρομή 1), καρπός φουντουκιού (διαδρομή ), κρέμα φουντουκιού (διαδρομή 3), σπόρος σησαμιού (διαδρομή ), κρέμα σησαμιού (διαδρομή 5), καρπός σόγιας (διαδρομή ), κρέμα σόγιας (διαδρομή 7). Σχήμα.. SDS-PAGE ηλεκτροφορήματα πρωτεϊνών που περιέχονται στις κρέμες οι οποίες ανακτήθηκαν από τις πρώτες ύλες χωρίς και 1 vi

7 μετά από θερμική επεξεργασία. Πρότυπο δείγμα πρωτεϊνών (διαδρομή 1), κρέμα φουντουκιού χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία (διαδρομή ), κρέμα φουντουκιού μετά από θερμική επεξεργασία (διαδρομή 3), κρέμα σησαμόσπορου χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία (διαδρομή ), κρέμα σησαμόσπορου μετά από θερμική επεξεργασία (διαδρομή 5), κρέμα σόγιας χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία (διαδρομή ), κρέμα σόγιας μετά από θερμική επεξεργασία (διαδρομή 7). Σχήμα.3. Σχήμα.. Σχήμα.5. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (1 ημέρας) γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από φουντούκι που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος (α,β) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (γ,δ). Η μέτρηση του μεγέθους έγινε χωρίς (α,γ) ή μετά από επεξεργασία των δειγμάτων με SDS και MeSH (β,δ). 3 Φωτογραφίες από μικροσκόπιο για τα νωπά (1 ημέρας) γαλακτώματα ελαιοσωμάτων φουντουκιού που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος (α) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (β). 3 Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (1 ημέρας) γαλακτωμάτων ελαιοσωμάτων σησαμόσπορου που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του εκχυλίσματος (α,β) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (γ,δ). Η μέτρηση του μεγέθους έγινε χωρίς (α,γ) ή μετά από επεξεργασία των δειγμάτων με SDS και MeSH (β,δ). 5 Σχήμα.. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο για τα νωπά (1 ημέρας) γαλακτώματα ελαιοσωμάτων σησαμόσπορου που 5 vii

8 παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος (α) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (β). Σχήμα.7. Σχήμα.8. Σχήμα.9. Σχήμα.1. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (1 ημέρας) γαλακτωμάτων ελαιοσωμάτων σόγιας που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του μητρικού εκχυλίσματος (α,β) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (γ,δ). Η μέτρηση του μεγέθους έγινε χωρίς (α,γ) ή μετά από επεξεργασία των δειγμάτων με SDS και MeSH (β,δ). 7 Φωτογραφίες από μικροσκόπιο για τα νωπά (1 ημέρας) γαλακτώματα τα ελαιοσώματα σόγιας που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του μητρικού εκχυλίσματος (α) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (β). 7 Επίδραση της τιμής του ph στο ζ-δυναμικό της επιφάνειας των γαλακτωμάτων ελαιοσωμάτων από φουντούκι ( ), σησαμόσπορο ( ) και σόγια ( ) που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία (α) ή μετά από θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος στους 95 o C (β). 9 Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων των ελαιοσώματων φουντουκιού απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). 51 Σχήμα.11. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από φουντούκι μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 5 viii

9 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς πρόσθετα. Σχήμα.1. Σχήμα.13. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από φουντούκι απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε μετά από προηγούμενη κατεργασία του δείγματος με SDS και MeSH. 53 Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από φουντούκι, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). 55 Σχήμα.1. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων που παρασκευάζονται με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από φουντούκι μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς πρόσθετα. 5 Σχήμα.15. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από φουντούκι, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε μετά από προηγούμενη κατεργασία του δείγματος με SDS και MeSH. 57 ix

10 Σχήμα.1. Σχήμα.17. Σχήμα.18. Σχήμα.19. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από σησαμόσπορο απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). 58 Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από σησαμόσπορο μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς πρόσθετα. 59 Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα απόσησαμόσπορο απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε μετά από προηγούμενη κατεργασία του δείγματος με SDS και MeSH. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από σησαμόσπορο, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). 1 Σχήμα.. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων που παρασκευάζονται με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από σησαμόσπορο μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς x

11 πρόσθετα. Σχήμα.1. Σχήμα.. Σχήμα.3. Σχήμα.. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από σησαμόσπορο, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε μετά από προηγούμενη κατεργασία του δείγματος με SDS και MeSH. 3 Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από σόγια, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από σόγια μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς πρόσθετα. 5 Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από σόγια, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε μετά από προηγούμενη κατεργασία του δείγματος με SDS και MeSH. 5 Σχήμα.5. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από σόγια, απουσία 7 xi

12 (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Σχήμα.. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων που παρασκευάζονται με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από σόγια, μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς πρόσθετα. 7 Σχήμα.7. Σχήμα.8. Σχήμα.9. Σταθερότητα έναντι της αποκορύφωσης των γαλακτωμάτων των ελαιοσωμάτων φουντουκιού μετά από αποθήκευσή τους για 1 και 5 ημέρες. Περιέκτης 1: γαλάκτωμα-μάρτυρας, περιέκτης : παρουσία καζεϊνικού νατρίου, περιέκτης 3: παρουσία Tween 8, περιέκτης : παρουσία ξανθάνης. 7 Σταθερότητα έναντι της αποκορύφωσης των γαλακτωμάτων των ελαιοσωμάτων σησαμόσπορου μετά από αποθήκευσή τους για 1 και 5 ημέρες. Περιέκτης 1: γαλάκτωμα-μάρτυρας, περιέκτης : παρουσία καζεϊνικού νατρίου, περιέκτης 3: παρουσία Tween 8, περιέκτης : παρουσία ξανθάνης. 71 Σταθερότητα έναντι της αποκορύφωσης των γαλακτωμάτων των ελαιοσωμάτων σόγιας μετά από αποθήκευσή τους για 1 και 5 ημέρες. Περιέκτης 1: γαλάκτωμα-μάρτυρας, περιέκτης : παρουσία καζεϊνικού νατρίου, περιέκτης 3: παρουσία Tween 8, περιέκτης : παρουσία ξανθάνης. 7 xii

13 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ο καρπός του φουντουκιού και ο σησαμόσπορος αξιοποιήθηκαν ως πρώτες ύλες για την παραλαβή ελαιοσωμάτων με υδατική εκχύλιση και την παρασκευή στη συνέχεια φυσικών γαλακτωμάτων ελαίου/νερού. Παράλληλα, έγινε και συγκριτική μελέτη σε φυσικά γαλακτώματα ελαιοσωμάτων σόγιας. Αρχικά, παραλήφθηκε ένα αραιό εκχύλισμα το οποίο διαχωρίστηκε σε δύο μέρη. Στο ένα μέρος έγινε προσθήκη σακχαρόζης και παραλαβή με φυγοκέντριση των ελαιοσωμάτων με τη μορφή κρέμας, ενώ το άλλο μέρος υπέστη θερμική επεξεργασία στους 95 o C για 3 min και ακολούθησε η παραλαβή της κρέμας ελαιοσωμάτων με τη βοήθεια σακχαρόζης. Στις κρέμες πραγματοποιήθηκαν προσδιορισμοί περιεκτικότητας σε υγρασία, λίπος και πρωτεΐνες, ώστε να εκτιμηθεί η ακριβής σύστασή τους. Σύμφωνα με προκαταρτικές μελέτες τα γαλακτώματα ελαιοσωμάτων φουντουκιού και σησαμόσπορου δεν ήταν σταθερά από φυσικοχημική άποψη και γι αυτό μελετήθηκε η δυνατότητα βελτίωσης της σταθερότητάς τους με την προσθήκη συγκεκριμένων προσθέτων. Για το λόγο αυτό, οι κρέμες που προέκυψαν αραιώθηκαν με απιονισμένο νερό ή με κατάλληλη ποσότητα διαλυμάτων καζεϊνικού νατρίου, Tween 8 και ξανθάνης ώστε να προκύψουν γαλακτώματα με περιεκτικότητα σε λίπος 5% v/v και 1% τελική περιεκτικότητα σε καζεϊνικό νάτριο ή Tween 8 ή,1% σε ξανθάνη. Προκειμένου να μελετηθεί η φυσικοχημική τους σταθερότητα πραγματοποιήθηκε μέτρηση του μεγέθους των σωματιδίων και μελέτη του βαθμού αποκορύφωσης των γαλακτωμάτων κατά την αποθήκευση. Παρατηρήθηκε διαφορετική συμπεριφορά των γαλακτωμάτων αναλόγως με την προέλευση αλλά και την επίδραση της θερμικής επεξεργασίας, ειδικά όσον αφορά στο μέγεθος των σωματιδίων. Τα γαλακτώματα που περιείχαν τα διάφορα πρόσθετα εμφάνισαν διαφορετική συμπεριφορά σε σχέση με τα γαλακτώματα μάρτυρες και ανάλογα με την περίπτωση βελτιωμένη σε διαφορετικό βαθμό. Τόσο η σταθερότητά τους ως προς την αποκορύφωση αλλά και ως προς τη συσσωμάτωση συγχώνευση βελτιώθηκε παρουσία προσθέτων. Ειδικά το Tween 8 φαίνεται να βελτίωσε περισσότερο τη σταθερότητα ως προς τη συσσωμάτωση, ενώ παρουσία ξανθάνης τα γαλακτώματα δεν αποκορυφώθηκαν κατά την αποθήκευση. 1

14 1. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.1. Εισαγωγή Καρπός φουντουκιού Το φουντούκι (Corylus avellana) ανήκει στην οικογένεια των Σημυδοειδών (Betylaceae). Η προέλευσή του είναι από την Νότια Ευρώπη και την Τουρκία. Η τελευταία κρατάει τα σκήπτρα στην ετήσια παραγωγή φουντουκιού με περίπου. τόνους ανά έτος. Σημαντική παραγωγή φουντουκιού γίνεται επίσης στην Ιταλία, ΗΠΑ, Αργεντινή, Κίνα και Ισπανία, με την συνολική παγκόσμια ετήσια παραγωγή να ανέρχεται περίπου στο ένα εκατομμύριο τόνους (FAOSTAT, 1). Η Ελλάδα συμβάλλει με περίπου 1. τόνους φουντουκιού ανά έτος. Σχήμα 1.1 Καρπός φουντουκιού. Το φουντούκι και το έλαιό του είναι πλούσια σε συστατικά με υψηλή διατροφική αξία. Το κλάσμα του λίπους (~%) του φουντουκιού αποτελείται τόσο από πολικά όσο και από μη πολικά συστατικά, με κυρίαρχο συστατικό τις τριακυλογλυκερόλες. Σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις απαντώνται οι στερόλες και οι τοκοφερόλες, με την α- τοκοφερόλη να απαντά σε μεγαλύτερη συγκέντρωση (Ciemniewska-Żytkiewicz et al.,

15 15). Το φουντουκέλαιο, μάλιστα, έχει χαρακτηριστεί ως το έλαιο με τη μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε α-τοκοφερόλη, σε σχέση με τα έλαια από ξηρούς καρπούς (Kornsteiner, et al., ). Το έλαιο εμφανίζει σημαντική συγκέντρωση λιπαρών οξέων, όπως ελαϊκό και λινελαϊκό οξύ και ακολουθούν το παλμιτικό, το στεατικό και το παλμιτελαιϊκό οξύ. Ο λόγος ακόρεστων προς κορεσμένα λιπαρά οξέα είναι μεγάλος, γεγονός που καθιστά το φουντούκι ένα πλούσιο από θρεπτική άποψη προϊόν (Köksal et al., ). Οι Koyuncu et al., (5), παρατήρησαν πως κατά την αποθήκευση τα ποσοστά του παλμιτικού και του ελαϊκού οξέος σημείωσαν αισθητή αύξηση ενώ αντίθετα αυτά του λινελαϊκού μείωση. Επιπλέον, το φουντούκι αποτελεί πλούσια πηγή βιταμινών, κυρίως βιταμίνης Α, Β και Ε. Μελέτη της σύστασης διαφόρων ποικιλιών φουντουκιού έδειξε πως σημαντικά είναι τα ποσοστά της νιασίνης και του ασκορβικού οξέος, ενώ δεν παρατηρήθηκε η ύπαρξη βιοτίνης (Köksal et al., ). Οι πρωτεΐνες αποτελούν περίπου το 15% του καρπού του φουντουκιού, με την αλβουμίνη και την γλοβουλίνη να είναι οι κυριότερες πρωτεΐνες του πρωτεϊνικού κλάσματος. Οι πρωτεΐνες του φουντουκιού είναι πλούσιες σε απαραίτητα αμινοξέα όπως η αργινίνη, λευκίνη και βαλίνη ενώ η τυροσίνη και η μεθειονίνη απαντώνται σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις (Köksal et al., ). Στην ίδια εργασία αξιολογήθηκε και η περιεκτικότητα του καρπού σε μεταλλικά στοιχεία με το κάλιο, τον φώσφορο και το μαγνήσιο να αποτελούν τα κυρίαρχα ενώ το νάτριο να βρίσκεται στην τελευταία θέση. Τέλος, τα αποτελέσματα άλλης μελέτης, έδειξαν πως το φουντούκι περιέχει 1% διαιτητικές ίνες και % γλυκόζη (Savage & McNeil, 1998). Γενικά, τα φουντούκια καταναλώνονται ευρύτατα είτε ως ξηροί καρποί είτε στην ζαχοροπλαστική, σε ροφήματα, σε snacks. Το φουντουκέλαιο, επίσης, χρησιμοποιείται στη μαγειρική αλλά και στην αρωματοθεραπεία, τη φαρμακευτική και την καλλυντική βιομηχανία. Έρευνες έχουν δείξει πως η κατανάλωση φουντουκελαίου μειώνει τα επίπεδα της χοληστερόλης στο αίμα καθώς επίσης και την πιθανότητα εμφάνισης υπέρτασης (Durak et al., 1999) Σπόρος σησαμιού 3

16 Το σησάμι (Sesamun indicum) ανήκει στην οικογένεια Pedaliaceae. Η ετήσια παραγωγή σησαμιού φτάνει τα εκατομμύρια τόνους με κυριότερες χώρες παραγωγής τη Μιανμάρ, την Κίνα και την Ινδία (FAOSTAT, 1). Άλλες χώρες που ασχολούνται με την καλλιέργεια και την εξαγωγή του σησαμόσπορου είναι το Σουδάν, η Αιθιοπία και η Νιγηρία. Στην Ελλάδα η καλλιέργεια γίνεται σε μικρή κλίμακα. Το σησάμι θεωρείται ένα πολύ υγιεινό προϊόν. Το 5% περίπου του σπόρου του αποτελείται από έλαιο στα τριγλυκερίδια του οποίου κυριαρχούν το ελαϊκό και το λινελαϊκό οξύ ενώ σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις απαντούν το παλμιτικό και το στεατικό οξύ. Ο σπόρος του σησαμιού θεωρείται, επίσης, πολύ καλή πηγή πρωτεϊνών, κυρίως γλοβουλίνης (7,3%) ενώ ακολουθούν η αλβουμίνη (8,%), η γλουτελίνη (,9%) και η προλαμίνη (1,9%). Ακόμη, εμφανίζει υψηλές συγκεντρώσεις των απαραίτητων αμινοξέων αργινίνη και φαινυλαλανίνη αλλά και, αντιθέτως από τις άλλες φυτικές πρωτεΐνες, θειούχων αμινοξέων όπως η μεθειονίνη και η κυστεΐνη (Onsaard, 1). Το σησάμι αποτελεί, επίσης, πλούσια πηγή βιταμινών και συγκεκριμένα των βιταμινών του συμπλέγματος Β όπως νιασίνη και φυλλικό οξύ. Από τις σημαντικότερες ενώσεις που περιέχει θεωρούνται η σησαμίνη και η σησαμολίνη, που είναι φυσικά αντιοξειδωτικά και έχουν αντικαρκινική, αντιυπερτασική και αντιφλεγμονώδη δράση (Kim et al., 1). Επιπλέον, με την κατανάλωση σησαμιού είναι δυνατή η πρόσληψη μετάλλων καθώς περιέχει υψηλά ποσοστά καλίου, φωσφόρου και μαγνησίου (Nzikou et al., 9). Τέλος, το 3% περίπου του σπόρου του αποτελείται από υδατάνθρακες με το μεγαλύτερο ποσοστό αυτών να απαρτίζεται από διαιτητικές ίνες και όχι από σάκχαρα. Σχήμα 1.. Σπόρος σησαμιού.

17 Το σουσάμι χρησιμοποιείται ως έχει για επικάλυψη επιφανειών αρτοσκευασμάτων ή γλυκισμάτων αλλά και σε διάφορα πιάτα και σαλάτες. Υπάρχουν, όμως, και πολλά προϊόντα που προέρχονται από το σουσάμι και καταναλώνονται ευρέως όπως το ταχίνι, το παστέλι, ο χαλβάς. Το έλαιο του σησαμιού χρησιμοποιείται στη μαγειρική, στην καλλυντική βιομηχανία και στη φαρμακευτική Καρπός σόγιας Η σόγια (Glykine maxima) ανήκει στην οικογένεια των Ψυχανθών (Fabaceae). Είναι ένας καρπός που καλλιεργείται εδώ και χιλιάδες χρόνια και πλέον η παραγωγή του ξεπερνά τους 15 εκατομμύρια τόνους ετησίως, με κυρίαρχες χώρες παραγωγής τις ΗΠΑ, Βραζιλία, Αργεντινή, Κίνα (FAOSTAT, 1). Αποτελεί ένα από τα κυριότερα τρόφιμα των κατοίκων των ασιατικών χωρών. Το σημαντικότερο θρεπτικό συστατικό της σόγιας είναι η πρωτεΐνη η συγκέντρωση της οποίας ανέρχεται περίπου στο %. Οι κυριότερες πρωτεΐνες που απαντώνται είναι η β-συνγλυκινίνη και η γλυκινίνη, ενώ υπάρχουν και ένζυμα όπως η λιποξυγενάση και η α-αμυλάση (Gibbs et al., ). Αποτελεί πλούσια πηγή απαραίτητων αμινοξέων, όπως η λυσίνη και η λευκίνη, αλλά και μη απαραίτητων αμινοξέων, όπως το ασπαραγινικό και το γλουταμινικό οξύ. Το λίπος του καρπού αποτελείται κυρίως από τριγλυκερίδια και φωσφολιπίδια και ακολουθούν λιπίδια όπως οι τοκοφερόλες και οι στερόλες. Όπως και οι άλλοι καρποί έτσι και η σόγια περιέχει λιπαρά οξέα με κυρίαρχα οξέα το ελαϊκό και το λινελαϊκό και σε μικρότερες συγκεντρώσεις απαντώνται το παλμιτικό και το λινολενικό οξύ (Berk, 199). Ακόμη, είναι πλούσια σε μεταλλικά στοιχεία, κυρίως κάλιο, φώσφορο, ασβέστιο και μαγνήσιο, αλλά και σε βιταμίνες, όπως η βιταμίνη Α και Κ. Κατά ένα μεγάλο ποσοστό αποτελείται από υδατάνθρακες (3%), όπου κυριαρχούν οι διαιτητικές ίνες, ακολουθούν τα σάκχαρα όπως σακχαρόζη και ραφφινόζη, ενώ περιέχει και ένα πολύ μικρό ποσοστό αμύλου (μικρότερο από 1%, (Berk, 199). Τέλος, η σόγια αποτελεί πηγή φαινολικών αντιοξειδωτικών, φλαβονοειδών, ισοφλαβονών (Chai et al., 1). 5

18 Σχήμα 1.3 Καρπός σόγιας. Η σόγια καταναλώνεται κυρίως μετά τη μετατροπή της σε διάφορα προϊόντα σόγιας. Τα κυριότερα από αυτά είναι το γάλα και το γιαούρτι σόγιας, το τόφου, που είναι ένα είδος τυριού, και η σάλτσα σόγιας. Επίσης, η πρωτεΐνη της σόγιας χρησιμοποιείται ευρύτατα στη βιομηχανία τροφίμων. Το σογιέλαιο, που είναι πλούσια πηγή αντιοξειδωτικών ουσιών και ω-3 λιπαρών οξέων, βρίσκει εφαρμογές στη μαγειρική. Πίνακας 1.1. Σύσταση φουντουκιού, σησαμιού και σόγιας (USDA Nutrient Database). Συστατικά Φουντούκι Σησάμι Σόγια (g/1g) Υγρασία 5,31,9 8,5 Λίπος,75 9,7 19,9 Πρωτεΐνες 1,95 17,73 3,9 Υδατάνθρακες 1,7 3,5 3,1 Ενέργεια (kcal) 8 573

19 Τόσο στην περίπτωση του σπόρου της σόγιας όσο και στους άλλους δύο, αλλά και γενικά στις πλούσιες σε έλαιο πρώτες ύλες, το λίπος απαντά με τη μορφή σφαιρικών σωματιδίων που ονομάζονται ελαιοσώματα (J. T. C. Tzen & Huang, 199). Σε αυτά, τα φυτά αποθηκεύουν ενέργεια με τη μορφή λιπιδίων, κυρίως τριακυλογλυκερολών, την οποία χρειάζονται κατά την περίοδο της βλάστησης και της ανάπτυξης του νέου φυτού (Murphy & Vance, 1999). 1.. Δομή και σύσταση ελαιοσωμάτων Τα ελαιοσώματα είναι σωματίδια που αποτελούνται από λίπος το οποίο περιβάλλεται και προστατεύεται από πρωτεΐνες και φωσφολιπίδια. Το μέγεθός τους ποικίλει ανάλογα με το είδος του φυτού αλλά και ανάλογα με τον φυτικό ιστό στον οποίο απαντούν και κυμαίνεται από,1 έως,5 μm, ενώ το σχήμα τους επηρεάζεται από το περιβάλλον στο οποίο βρίσκονται (Huang, 199). Ακόμη, επηρεάζεται από το ποσοστό υγρασίας αφού σπόροι με υψηλό ποσοστό υγρασίας, όπως ο ηλιόσπορος (>1 wt%), φαίνεται να έχουν ελαιοσώματα με σφαιρικό σχήμα, ενώ αυτοί με χαμηλό ποσοστό, όπως είναι το φύτρο αραβοσίτου (<7 wt%), εμφανίζουν ελαιοσώματα με ακανόνιστο σχήμα, ανάλογα με το διαθέσιμο χώρο (Nikiforidis et al., 13). Σημαντικό ρόλο στο μέγεθος των ελαιοσωμάτων παίζει και ο λόγος ελαίου προς πρωτεΐνες. Ελαιοσώματα πρώτων υλών με μικρό λόγο ελαίου προς πρωτεΐνες φαίνεται να έχουν μικρότερο μέγεθος σε σχέση με αυτά που έχουν υψηλότερο λόγο (Sarmiento et al., 1997). Μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε ελαιοσώματα που απομονώθηκαν από διαφορετικές πρώτες ύλες έδειξαν ότι τα ελαιοσώματα αποτελούνται κατά 9 με 98% w/w από ουδέτερα λιπίδια, που είναι κυρίως τριακυλογλυκερόλες, κατά, με % από φωσφολιπίδια και κατά, με 3% από πρωτεΐνες. Τα ποσοστά αυτά όπως και η σύσταση των τριακυλογλυκερολών σε λιπαρά οξέα, διαφοροποιούνται ανάλογα με την προέλευση των ελαιοσωμάτων (Tzen et al., 1993). Τα ελαιοσώματα είναι πιθανό ορισμένες φορές να αποτελούν ακόμα και το 75% του ελαιούχου καρπού ή σπόρου (Murphy & Vance, 1999). Θεωρούνται οργανίδια που συμμετέχουν ενεργά στο μεταβολισμό των θρεπτικών συστατικών και στην κυτταρική 7

20 ομοιόσταση των λιπιδίων και εμπλέκονται σε διάφορες φυσιολογικές ή παθολογικές καταστάσεις του φυτού (Walther & Farese, 1). Σχήμα 1.. Δομή των ελαιοσωμάτων (Shimada et al., 1). Μελέτες των ελαιοσωμάτων ως προς την δομή τους έδειξαν ότι το εσωτερικό τους αποτελείται από ένα αδιαφανές υλικό, το οποίο συνίσταται από τριακυλογλυκερόλες που περιβάλλονται από μία αδιαφανή μεμβράνη. Η μεμβράνη αυτή αποτελείται από φωσφολιπίδια τα οποία έχουν τέτοιο προσανατολισμό, ώστε το υδρόφοβο τμήμα τους να προσανατολίζεται προς τον πυρήνα ενώ το υδρόφιλο τμήμα τους προς το κυτταρόπλασμα. Από τα φωσφολιπίδια το κυριότερο είναι η φωσφατιδυλοχολίνη και σε μικρότερα ποσοστά συναντώνται η φωσφατιδυλοσερίνη, η φωσφατιδυλοαιθανολαμίνη και η φωσφατιδυλολινοσιτόλη. Εκτός όμως από τα φωσφολιπίδια, η μεμβράνη αυτή αποτελείται και από πρωτεΐνες, με κυριότερη την ελαιοσίνη και δευτερευόντως την καλαιοσίνη και τη στερελαιοσίνη (Σχήμα 1.). Η 8

21 μεμβράνη αυτή είναι ελαστική και προσδίδει στα ελαιοσώματα σταθερότητα σε καταστάσεις φυσικοχημικής καταπόνησης (Huang, 199, Frandsen et al., 1) Οι πρωτεΐνες των ελαιοσωμάτων Οι κύριες πρωτεΐνες της μεμβράνης των ελαιοσωμάτων ανήκουν στην κατηγορία των ελαιοσινών. Πρόκειται για βασικές πρωτεΐνες μικρού μοριακού βάρους, που κυμαίνεται από 15-3 kda και διαφοροποιείται ανάλογα με την προέλευση. Το μόριο της συγκεκριμένης πρωτεΐνης χωρίζεται σε τρεις κύριες περιοχές, το Ν-τελικό άκρο που αποτελείται από 5 έως 7 αμινοξέα, την κεντρική υδρόφοβη περιοχή που αποτελείται από 7 περίπου αμινοξέα και το C-τελικό άκρο, το μήκος του οποίου ποικίλει και εξαρτάται από την προέλευση του ελαιοσώματος. Σύμφωνα με το μοντέλο που πρότειναν οι Tzen et al., 199, η κεντρική υδρόφοβη περιοχή είναι προσανατολισμένη προς το εσωτερικό των ελαιοσωμάτων, όπου έρχεται σε επαφή με τις τριακυλογλυκερόλες και σχηματίζει δύο αντιπαράλληλες β-έλικες που ενώνονται με μονάδες προλίνης και σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα. Τα C- και Ν-τελικά άκρα της πρωτεΐνης βρίσκονται στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων, σχηματίζοντας κυρίως α-έλικες, και αλληλεπιδρούν με τα φωσφολιπίδια που απαρτίζουν την επιφανειακή μεμβράνη (Σχήμα 1.5). Το παραπάνω μοντέλο έχει επιβεβαιωθεί από μελέτες της δευτεροταγούς δομής της ελαιοσίνης (Lacey et al., 1998, Lee et al., 1995, Li et al., 199). Η φυσικοχημική σταθερότητα των ελαιοσωμάτων οφείλεται στην ύπαρξη των ελαιοσινών. Οι ελαιοσίνες προσανατολίζονται με τέτοιο τρόπο ώστε τα αρνητικά φορτισμένα άκρα της πεπτιδικής αλυσίδας να είναι εκτεθειμένα προς το κυτταρόπλασμα και το θετικά φορτισμένο τμήμα προς το εσωτερικό των ελαιοσωμάτων, όπου έρχεται σε επαφή με τις τριακυλογλυκερόλες και αλληλεπιδρά με τα αρνητικά φορτισμένα φωσφολιπίδια της επιφάνειας και τα ελεύθερα λιπαρά οξέα. Έτσι, δημιουργείται ένα αρνητικά φορτισμένο προστατευτικό επιφανειακό στρώμα που περιβάλλει τον ουδέτερο πυρήνα και προσδίδει στα ελαιοσώματα αρνητικό φορτίο, το οποίο πολύ πιθανό να παρεμποδίζει τη συγχώνευση και τη συσσωμάτωση τους λόγω ηλεκτροστατικών απώσεων (Tzen et al., 199). Επιπλέον, τα υδρόφιλα C- και Ν-τελικά άκρα των 9

22 ελαιοσινών που προεξέχουν από το στρώμα της επιφάνειας οδηγούν στην ανάπτυξη πολυμερικών απωστικών δυνάμεων, οι οποίες δεν επιτρέπουν στις φωσφολιπάσες να υδρολύσουν την επιφάνεια των φωσφολιπιδίων. Συνεπώς, οι ελαιοσίνες με τα προεξέχοντα τμήματά τους λειτουργούν ως ασπίδα προστασίας για τα φωσφολιπίδια και επιπλέον αποτρέπουν τη συγχώνευση εμποδίζοντας την επαφή μεταξύ των επιφανειών δύο γειτονικών ελαιοσωμάτων (Huang 199 & 199). Τα παραπάνω έχουν διαπιστωθεί και μέσω πειράματος με θρυψίνη, η οποία απομακρύνει από την επιφάνεια την ελαιοσίνη και αμέσως παρατηρείται αποσταθεροποίηση των ελαιοσωμάτων, ενώ αντιθέτως επεξεργασία με φωσφολιπάση δεν έχει καμία επίδραση στην ακεραιότητα των ελαιοσωμάτων (Tzen & Huang, 199). Σχήμα 1.5. Δομή του μορίου της ελαιοσίνης στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων (Huang, 199). Η ελαιοσίνη παρόλο που δεν παίζει άμεσο ρόλο στη βιοσύνθεση των ελαιοσωμάτων, επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό το μέγεθός τους ανάλογα με τη συγκέντρωσή της (Tzen et al., 199). 1

23 Επίσης, οι ελαιοσίνες δεν απαντώνται στα ελαιοσώματα όλων των φυτών αλλά κυρίως στα ελαιούχα σπέρματα και στους ξηρούς καρπούς όπου τα ελαιοσώματα χρησιμοποιούνται για μακροχρόνια αποθήκευση ελαίου σε αντίθεση με τα ελαιοσώματα των καρπών της ελιάς και του αβοκάντο (Ross et al., 1993, Murphy et al., 1999). Μια άλλη κατηγορία πρωτεϊνών των ελαιοσωμάτων που απαντώνται σε μικρές σχετικά συγκεντρώσεις είναι οι καλαιοσίνες. Το όνομά τους το πήραν λόγω της ικανότητάς τους να δημιουργούν δεσμούς με ιόντα ασβεστίου. Το μοριακό τους βάρος είναι ελαφρώς μεγαλύτερο από αυτό των ελαιοσινών και κυμαίνεται από 5 έως 35 kda. Η δομή του μορίου τους είναι παρόμοια με αυτή των ελαιοσινών. Αποτελούνται από τρεις περιοχές, τα δύο υδρόφιλα C- και Ν-τελικά άκρα και την ενδιάμεση υδρόφοβη περιοχή που είναι μικρότερη από την αντίστοιχη των ελαιοσινών αποτελούμενη από 3 αμινοξέα (Σχήμα 1.). Ο δεσμός με το ιόν ασβεστίου δημιουργείται στο υδρόφιλο τμήμα του Ν-τελικού άκρου του μορίου. Ακόμα δεν έχει εξακριβωθεί αν το δισθενές ιόν του ασβεστίου αλληλεπιδρά με ένα μόριο καλαιοσίνης ή συμμετέχουν δύο μόρια προς σχηματισμό διμερών (Næsted et al., ). Ορισμένοι ερευνητές υποστηρίζουν πως είναι πιθανό να υπάρχει στο μόριο και δεύτερο ιόν ασβεστίου (Ikura, 199) ή να εγκλωβίζεται το ιόν μεταξύ του Ν-τελικού άκρου και της επιφάνειας του ελαιοσώματος (Frandsen et al., 1). Όπως αποδείχθηκε από πρόσφατη μελέτη της φυσικοχημικής σταθερότητας τεχνητά παρασκευασμένων ελαιοσωμάτων η καλαιοσίνη παίζει σημαντικό ρόλο στην σταθεροποίηση των ελαιοσωμάτων αν και απαντά σε μικρότερη συγκέντρωση από την ελαιοσίνη, καθώς παρουσιάζουν παρόμοια διευθέτηση των μορίων τους στην επιφάνεια και στο εσωτερικό των ελαιοσωμάτων (Liu et al., 9). Ρόλο στην σταθεροποίηση των ελαιοσωμάτων παίζει και η παρουσία των ιόντων ασβεστίου, αφού έχει παρατηρηθεί πως απουσία των ιόντων αυτών τα ελαιοσώματα είναι πιο ασταθή (Poxleitner et al., ). Ακόμα, έχει παρατηρηθεί πως τα ιόντα ασβεστίου επιδρούν σημαντικά στην επιφανειοδραστικότητα του μορίου της καλαιοσίνης. Η συγκέντρωσή τους επηρεάζει τόσο την επιφανειακή τάση όσο και το χρόνο που απαιτείται για τη σταθεροποίηση από την καλαιοσίνη μιας διεπιφάνειας νερού/ελαίου ή νερού/αέρα (Purkrtova et al., 8). 11

24 Σχήμα 1.. Πιθανή δομή του μορίου της καλαιοσίνης στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων (Næsted et al., ). Η τρίτη πρωτεΐνη που απαντάται στα ελαιοσώματα, σε μικρή βέβαια συγκέντρωση, είναι η στερελαιοσίνη. Το μοριακό της βάρος ποικίλει ανάλογα με την προέλευση και κυμαίνεται από -55 kda, ενώ η δομή της διαφέρει από την δομή των δύο προηγούμενων πρωτεϊνών, καθώς το μόριο της αποτελείται από δύο δομικές μονάδες (Σχήμα 1.7). Το υδρόφοβο Ν-τελικό άκρο του μορίου της στερελαιοσίνης προσανατολίζεται προς το εσωτερικό των ελαιοσωμάτων και σχηματίζει δύο παράλληλες β-έλικες που καταλήγουν σε ένα σύμπλεγμα λόγω ενδομοριακών αλληλεπιδράσεων ανάμεσα σε μονάδες προλίνης (Lin et al., 5). Οι έλικες αυτές είναι μικρότερες σε σχέση με τις έλικες που σχηματίζονται από το υδρόφοβο τμήμα της ελαιοσίνης. Το υδρόφιλο C-τελικό άκρο του μορίου είναι αρκετά μεγαλύτερο από το αντίστοιχο τμήμα του μορίου της ελαιοσίνης και της καλαιοσίνης και εμφανίζει δράση αφυδρογονάσης με τη βοήθεια του συνενζύμου NADPH, καθώς σχηματίζει δεσμούς με μόρια στερολών. Εκτείνεται στο κυτταρόπλασμα και χωρίζεται σε τρεις υπο-περιοχές, το σημείο 1

25 δέσμευσης του NADPH, το ενεργό κέντρο και το σημείο πρόσδεσης των στερολών (Lin et al., ). Σχήμα 1.7. Πιθανή δομή του μορίου της στερελαιοσίνης στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων (Lin et al.,). Η δομή των ελαιοσωμάτων και ο προσανατολισμός των πρωτεϊνών τους στο χώρο γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε τα ελαιοσώματα να είναι αρνητικά φορτισμένα και μεταξύ τους να δημιουργούνται απωστικές δυνάμεις με αποτέλεσμα να παρεμποδίζεται η συνένωση τους προς συσσωματώματα. Γενικά, στη φύση τα ελαιοσώματα είναι αξιοσημείωτα σταθερά έναντι της συσσωμάτωσης και της συγχώνευσης. Ένας άλλος παράγοντας που συναινεί σε αυτό είναι το υψηλό ιξώδες του ενδιάμεσου περιβάλλοντος, του κυτταροπλάσματος (Leprince et al., 1998). 13

26 1.. Μέθοδοι παραλαβής ελαιοσωμάτων από ελαιούχες πρώτες ύλες Για την παραλαβή του ελαίου από φυτικές ύλες πλούσιες σε έλαιο εφαρμόζεται η μέθοδος της εκχύλισης. Η εκχύλιση μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε με τη βοήθεια οργανικών διαλυτών είτε με τη βοήθεια του νερού. Στην πρώτη περίπτωση, οι τριακυλογλυκερόλες του ελαίου διαλυτοποιούνται στον οργανικό διαλύτη και παραλαμβάνονται μετά την απομάκρυνσή του, ενώ οι πρωτεΐνες με τους υδατάνθρακες και τις ίνες μένουν στο στερεό υπόλειμμα. Στη συνέχεια το έλαιο υφίσταται εξευγενισμό για να καταστεί εδώδιμο. Συνήθως ο οργανικός διαλύτης που χρησιμοποιείται είναι το εξάνιο. Το πλεονέκτημα της μεθόδου αυτής είναι η υψηλή απόδοση παραλαβής του ελαίου, τα πολύ σημαντικά, όμως, μειονεκτήματά της είναι η μόλυνση του περιβάλλοντος από τη χρήση οργανικών διαλυτών και η ιδιαίτερη προσοχή που απαιτείται κατά τη χρήση τους λόγω του εύφλεκτου χαρακτήρα τους (Iwanaga et al., 7, Kapcie et al., 8). Εναλλακτικά, η παραλαβή του ελαίου από τις ελαιούχες πρώτες ύλες θα μπορούσε να γίνει με υδατική εκχύλιση. Στην περίπτωση αυτή το έλαιο παραλαμβάνεται με τη μορφή των ελαιοσωμάτων του με αποτέλεσμα το τελικό προϊόν της εκχύλισης να είναι ένα φυσικό γαλάκτωμα ελαίου-νερού. Η υδατική εκχύλιση πραγματοποιείται σε ουδέτερο ή σε αλκαλικό ph είτε με την ταυτόχρονη χρήση ενζύμων με σκοπό την αύξηση της απόδοσης της μεθόδου. Κατά τη δράση των ενζύμων υδρολύονται τα κυτταρικά τοιχώματα με αποτέλεσμα να διευκολύνεται η απελευθέρωση των ελαιοσωμάτων. Η μέγιστη απόδοση που έχει παρατηρηθεί είναι 97% σε έλαιο (Kapchie et al., 1). Η αλκαλική εκχύλιση, όμως, παρόλο που έχει μικρότερη απόδοση εφαρμόζεται περισσότερο καθώς αποφεύγεται η χρήση των υψηλού κόστους ενζύμων και είναι οικονομικότερη. Επιπλέον, η χρήση των ενζύμων, που διασπούν τα δομικά στοιχεία της πρώτης ύλης, μπορεί να οδηγήσει στην ύπαρξη μέρους αυτών στο γαλάκτωμα καθώς επίσης μπορεί να προκληθεί μερική υδρόλυση των πρωτεϊνών της επιφάνειας των ελαιοσωμάτων με αποτέλεσμα την πιθανή αποσταθεροποίηση του γαλακτώματος. Γενικά η παραλαβή των ελαιοσωμάτων με υδατική εκχύλιση πλεονεκτεί έναντι της συμβατικής εκχύλισης με οργανικό διαλύτη. Πρώτον, αποφεύγεται η χρήση του 1

27 οργανικού διαλύτη που όπως αναφέρθηκε παραπάνω είναι συνήθως το εξάνιο, το οποίο είναι εύφλεκτο και επικίνδυνο για την υγεία ύστερα από μακροχρόνια έκθεση. Δεύτερον, μετά την υδατική εκχύλιση προκύπτει ένα φυσικό γαλάκτωμα ελαίου το οποίο δεν χρειάζεται, σε αντίθεση με το έλαιο που προκύπτει από τη συμβατική μέθοδο, περαιτέρω στάδια ομογενοποίησης και κατανάλωσης ενέργειας προκειμένου να προστεθεί σε προϊόντα που έχουν τη μορφή γαλακτώματος. Επιπλέον, αυτό το φυσικό γαλάκτωμα μπορεί να εμφανίζει σταθερότητα και υψηλή θρεπτική αξία αφού δεν υποβάλλεται σε κάποια επεξεργασία (Nikiforidis et al., 1). Ανεξάρτητα από τον τρόπο παραλαβής των ελαιοσωμάτων που εφαρμόζεται, η υδατική εκχύλιση οδηγεί σε ένα σύστημα διασποράς ελαιοσωμάτων στο νερό δηλαδή σε ένα γαλάκτωμα ελαίου/νερού, στη συνεχή φάση του οποίου περιέχονται και πρωτεΐνες που προκύπτουν από τη διαλυτοποίηση των συστατικών των πρωτεϊνικών σωματιδίων που συνυπάρχουν στο φύτρο με τα ελαιοσώματα (Campbell et al., 11, Huang, 199, Tzen et al., 199). Κατά την υδατική εκχύλιση υδρολύονται τα υδατοδιαλυτά κυτταρικά συστατικά και επιτρέπεται η απελευθέρωση του ελαίου και των πρωτεϊνών με τη μορφή γαλακτώματος στην υδατική φάση (Nikiforidis & Kiosseoglou, 9 & 1). Αρχικά, λαμβάνει χώρα η ενυδάτωση του καρπού όπου το νερό διεισδύει στο κυτταρικό δίκτυο και επιτρέπει πιο αποτελεσματική εκχύλιση. Στο επόμενο στάδιο, την εκχύλιση, διαρρηγνύονται τόσο οι κυτταρικές μεμβράνες όσο και τυχόν συσσωματώματα των ελαιοσωμάτων με αποτέλεσμα να μπορούν πιο εύκολα να βγουν από τα κύτταρο. Το σημείο αυτό αποτελεί το κύριο στάδιο της παραλαβής όπου το μεγαλύτερο ποσοστό των ελαιοσωμάτων έχουν περάσει στο διαλύτη και έχουν αφήσει το στερεό υπόλειμμα. Ακολουθεί διήθηση για απομάκρυνση του ιζήματος, το οποίο υποβάλλεται σε περαιτέρω εκχύλιση για αύξηση της απόδοσης. Στο τέλος τα δύο εκχυλίσματα ενώνονται και αποτελούν το αρχικό μητρικό εκχύλισμα των ελαιοσωμάτων. Από το μητρικό αυτό εκχύλισμα η κρέμα των ελαιοσωμάτων μπορεί να παραληφθεί είτε με φυγοκέντριση σε όξινο ph είτε με φυγοκέντριση μετά την προσθήκη σακχαρόζης (,5 Μ). Στη δεύτερη περίπτωση η κρέμα υφίσταται πλύση άλλη μία φορά με το ίδιο διάλυμα. Η ανάκτηση με την βοήθεια της σακχαρόζης εμφανίζει μεγαλύτερη απόδοση σε σχέση με την όξινη επεξεργασία. 15

28 Γενικά, η υδατική εκχύλιση του ελαίου με τη μορφή ελαιοσωμάτων μειονεκτεί ως προς την απόδοση σε σχέση με την κλασική μέθοδο παραλαβής του ελαίου με τη χρήση οργανικού διαλύτη. Υπάρχουν βέβαια πολλά στάδια τα οποία μπορούν να ρυθμιστούν έτσι ώστε να επιτευχθεί το μεγαλύτερο δυνατό ποσοστό απόδοσης. Η διαλυτότητα των πρωτεϊνών και κατ επέκταση η τιμή του ph, η παρουσία αλάτων και η θερμοκρασία παίζουν σημαντικό ρόλο στην απόδοση της εκχύλισης. Μεγαλύτερη απόδοση επιτυγχάνεται σε αλκαλικές τιμές ph και σε θερμοκρασία όπου δεν μετουσιώνονται οι πρωτεΐνες. Επίσης, η παρουσία NaCl συμβάλλει στην αύξηση της διαλυτότητας αλλά και της ωσμωτικής πίεσης με αποτέλεσμα μεγαλύτερη επιφάνεια σταγονιδίων να έρχεται σε επαφή με τον διαλύτη (Kapchie et al., 1). Ακόμη, μελέτες έχουν δείξει πως αύξηση του χρόνου εκχύλισης και του βαθμού ανάδευσης οδηγούν σε αυξημένη απόδοση. Πρόσφατα, έχει προταθεί μία καινούργια μέθοδος παραλαβής του φυσικού γαλακτώματος που βασίζεται στην υδατική εκχύλιση ελαιοσωμάτων από το φύτρου αραβασίτου σε αλκαλικό ph (Nikiforidis et al., 11). Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή το αρχικό αραιό (1% w/w) γαλάκτωμα των ελαιοσωμάτων που παραλαμβάνεται κατά το στάδιο της υδατικής εκχύλισης, συμπυκνώνεται με τη βοήθεια της υπερδιήθησης προς ένα γαλάκτωμα με συγκέντρωση σε λίπος 5 % w/w Γαλακτώματα Πολλά είναι τα τρόφιμα καθημερινής χρήσης που εμφανίζονται με τη μορφή γαλακτώματος. Ως γαλάκτωμα ορίζεται το κολλοειδές σύστημα διασποράς ενός υγρού με τη μορφή σταγονιδίων (ασυνεχής φάση ή φάση διασποράς) σε μια άλλη υγρή φάση (Dickinson, 199). Ανάλογα με την κατανομή της ελαιώδους και της υδατικής φάσης, τα γαλακτώματα διακρίνονται σε γαλακτώματα ελαίου σε νερό (o/w), όπου τα σταγονίδια του ελαίου διασπείρονται στην υδατική φάση, όπως είναι για παράδειγμα η μαγιονέζα, η κρέμα γάλακτος και τα εμβάμματα σαλάτας και σε γαλακτώματα νερού σε έλαιο (w/o), όπου τα σταγονίδια του νερού διασπείρονται στη φάση του ελαίου, όπως είναι η μαργαρίνη και το βούτυρο. Υπάρχει και η περίπτωση όπου ένα γαλάκτωμα νερού σε έλαιο διασπείρεται σε υδατική φάση (w/o/w) και προκύπτει γαλάκτωμα πολλαπλής 1

29 φάσης. Μεταξύ των δύο φάσεων των γαλακτωμάτων υπάρχει μία διεπιφανειακή μεμβράνη, η οποία σχηματίζεται μετά την προσρόφηση μορίων που χαρακτηρίζονται από επιφανειοδραστικότητα, δηλαδή των γαλακτωματοποιητών. Τα μόρια αυτά παίζουν σημαντικό ρόλο τόσο στον σχηματισμό όσο και στη σταθεροποίηση των γαλακτωμάτων. Ένα γαλάκτωμα παρασκευάζεται με τη διαδικασία της ομογενοποίησης. Τα δύο υγρά αναμιγνύονται έτσι ώστε το ένα υγρό να διασπαρθεί στο δεύτερο με τη μορφή σταγονιδίων το μέγεθος των οποίων ελαττώνεται στη συνέχεια καθώς διασπώνται βίαια σε μικρότερα, τα οποία σταθεροποιούνται άμεσα με τη βοήθεια του γαλακτωματοποιητή (Bergenståhl & Alander, 1997). Εκτός όμως των τεχνητών γαλακτωμάτων υπάρχουν και τα φυσικά γαλακτώματα. Ο σχηματισμός τους δεν απαιτεί κατανάλωση μηχανικής ενέργειας, αλλά μέσω βιοχημικών μηχανισμών και με τη βοήθεια φυσικών γαλακτωματοποιητών, όπως οι πρωτεΐνες και τα φωσφολιπίδια, οι ζωικοί και οι φυτικοί οργανισμοί μπορούν να αναμίξουν το νερό με τα λιπίδια. Παραδείγματα φυσικών γαλακτωμάτων αποτελούν το γάλα των θηλαστικών αλλά και το «γάλα» της σόγιας. Το προϊόν της υδατικής εκχύλισης των ελαιοσωμάτων από ελαιούχες πηγές είναι επίσης ένα φυσικό γαλάκτωμα που περιέχει το έλαιο, τις πρωτεΐνες της επιφάνειας των ελαιοσωμάτων αλλά και πρωτεΐνες της πρώτης ύλης που συνεκχυλίζονται. 1.. Σταθεροποίηση τεχνητών και φυσικών γαλακτωμάτων Από φυσικοχημική άποψη τα γαλακτώματα αποτελούν ασταθή συστήματα που συνήθως υφίστανται συσσωμάτωση, συγχώνευση και αποκορύφωση. Συσσωμάτωση συμβαίνει όταν δύο ή περισσότερα σταγονίδια ενώνονται και δημιουργούν ένα συσσωμάτωμα διατηρώντας το αρχικό τους μέγεθος, συγχώνευση όταν δύο ή περισσότερα σταγονίδια συγκρούονται και ενώνονται προς δημιουργία ενός μεγαλύτερου σταγονιδίου, ενώ αποκορύφωση συμβαίνει όταν σταγονίδια του γαλακτώματος ανέρχονται στην κορυφή όπου και δημιουργείται ένα στρώμα κρέμας. Η κινητική σταθεροποίησή τους όμως, για ορισμένο χρονικό διάστημα, είναι δυνατό να επιτευχθεί με την βοήθεια σταθεροποιητών όπως οι γαλακτωματοποιητές 17

30 ή/και παχυρευστοποιητές (Damodaran, 5). Οι γαλακτωματοποιητές είναι τασενεργές ενώσεις, έχουν δηλαδή πολικές και μη πολικές περιοχές, και προσροφώνται στην επιφάνεια των σταγονιδίων όπου μειώνουν την ελεύθερη ενέργεια και σχηματίζουν προστατευτική μεμβράνη με αποτέλεσμα τη σταθεροποίηση του γαλακτώματος (Bergenståhl & Alander, 1997). Χαρακτηριστικά παραδείγματα γαλακτωματοποιητών είναι οι πρωτεΐνες, ζωικής ή φυτικής προέλευσης, όπως του κρόκου του αυγού, του γάλακτος κ.α. Οι παχυρευστοποιητές προκαλούν αύξηση του ιξώδους του γαλακτώματος με αποτέλεσμα να μειώνεται η κίνηση των σταγονιδίων και έτσι επιτυγχάνεται η σταθεροποίηση του γαλακτώματος (Leal-Calderon et al., 7). Ως παχυρευστοποιητές χρησιμοποιούνται κυρίως πολυσακχαρίτες όπως η ξανθάνη, οι πηκτίνες, οι καραγεννάνες κ.α. Το καζεϊνικό νάτριο αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα πρωτεΐνης που χρησιμοποιείται ευρύτατα για τη βελτίωση της σταθερότητας των γαλακτωμάτων. Αποτελείται από τέσσερις φωσφορυλιωμένες πρωτεΐνες (α s1 -, α s -, β- και κ- καζεΐνη) και έχει την ικανότητα να απορροφάται ταχύτατα στην διεπιφάνεια ελαίου-νερού. Οι περισσότερο επιφανειακά δραστικές είναι η β- και η κ- καζεΐνη και είναι αυτές που προσροφώνται πρώτες στην επιφάνεια των σταγονιδίων των γαλακτωμάτων. Έτσι, μειώνεται η διεπιφανειακή τάση και το γαλάκτωμα προστατεύεται έναντι της αποσταθεροποίησης μέσω ενός συνδυασμού ηλεκτροστατικών και στερεοχημικών αλληλεπιδράσεων (Dickinson & Davies, 1999). Ουσιαστικά δημιουργείται ένα προστατευτικό στρώμα περίπου 1 nm στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων. Πιθανώς το στρώμα αυτό να προστατεύει το έλαιο και από την οξείδωση. Τα γαλακτώματα που έχουν σταθεροποιηθεί με χρήση καζεϊνικού νατρίου φαίνεται να είναι πιο σταθερά στη θέρμανση, πιθανώς λόγω των ευέλικτων μορίων της καζεΐνης τα οποία δεν υπόκεινται σε πολλές αλλαγές της διαμόρφωσής τους (Surh et al., ). Ένα μειονέκτημα της χρήσης καζεϊνικού νατρίου είναι πως δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όξινα τρόφιμα, ειδικά κοντά στο ισοηλεκτρικό σημείο των καζεϊνών (ph,), όπου υπάρχει μείωση ή/και εξαφάνιση του καθαρού φορτίου των πρωτεϊνών με αποτέλεσμα να μειώνεται η διαλυτότητα και η γαλακτωματοποιητική τους δράση (O Regan & Mulvihill, 9). Σύμφωνα με τους Matsakidou et al., 13 οι καζεΐνες είναι δυνατό να προσροφηθούν στην επιφάνεια ελαιοσωμάτων από φύτρο αραβοσίτου. Είναι πιθανό η προσρόφηση αυτή 18

31 να οφείλεται σε αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων της καζεΐνης και των φωσφολιπιδίων που υπάρχουν στην μεμβράνη των σταγονιδίων. Ένας τρόπος για να αποφευχθεί το πρόβλημα της περιορισμένης διαλυτότητας των καζεϊνών αλλά και άλλων πρωτεϊνών στα όξινα προϊόντα είναι να δημιουργηθεί ένα γαλάκτωμα το οποίο να περιέχει εκτός από το καζεϊνικό νάτριο και ένα βιοπολυμερές με αντίθετο φορτίο, το οποίο εναποτίθεται στην επιφάνεια των σταγονιδίων. Οι Surh et al.,, χρησιμοποίησαν ως βιοπολυμερές την πηκτίνη. Η πηκτίνη είναι αρνητικά φορτισμένη σε ελαφρώς όξινα διαλύματα λόγω των ιονισμένων καρβοξυλικών ομάδων που υπάρχουν στο μόριό της. Η έρευνα έγινε με σκοπό να μελετηθεί πως επιδρά η πηκτίνη στη σταθεροποίηση γαλακτωμάτων που περιέχουν καζεϊνικό νάτριο ως προς το ph. Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα πως τα αρνητικά φορτισμένα μόρια της πηκτίνης προσροφώνται στην επιφάνεια των σταγονιδίων μόνο όταν το ph είναι κάτω ή περίπου ίσο με το ισοηλεκτρικό σημείο των καζεϊνών, δηλαδή σε ph 3 έως 5. Σε ph 3- παρατηρήθηκε εξουδετέρωση του φορτίου των θετικά φορτισμένων καζεϊνών με αποτέλεσμα να δημιουργηθούν μη αναστρέψιμα συσσωματώματα μεταξύ των σταγονιδίων. Σε ph 5 η προσρόφηση της πηκτίνης στην ελαφρώς αρνητικά φορτισμένη επιφάνεια των ελαιοσωμάτων οδήγησε σε ενίσχυση του φορτίου και αύξηση των στερεοχημικών απώσεων με αποτέλεσμα το γαλάκτωμα να παραμένει σταθερό. Σε ph - 7 η πηκτίνη δεν προσροφήθηκε και δημιουργήθηκαν συσσωματώματα από τα μόριά της τα οποία όμως ήταν αναστρέψιμα. Τέλος, παρατηρήθηκε πως ο βαθμός εστεροποίησης των μορίων της πηκτίνης επηρέασε σε ελάχιστο βαθμό τη σταθεροποίηση του γαλακτώματος στις διάφορες τιμές ph. Το κόμμι ξανθάνης αποτελεί έναν πολυσακχαρίτη που χρησιμοποιείται για την σταθεροποίηση των γαλακτωμάτων. Είναι ένας μη-γραμμικός ανιονικός ετεροπολυσακχαρίτης υψηλού μοριακού βάρους που παράγεται μέσω αερόβιας ζύμωσης από το μικροοργανισμό Xanthomonas campestris και έχει ιδιαίτερα πολύπλοκη μοριακή δομή (Gharibzahedi et al., 1). Είναι ευδιάλυτο τόσο σε κρύο όσο και σε ζεστό νερό και τα διαλύματά του παραμένουν σταθερά σε υψηλές θερμοκρασίες και σε τιμές ph μικρότερες από,5 και μεγαλύτερες από 11 (Protonotariou et al., 13). Τα διαλύματα του πολυσακχαρίτη εμφανίζουν υψηλό ιξώδες η τιμή του οποίου μειώνεται σε υψηλές τάσεις διάτμησης (shear-thinning behavior). Η προσθήκη του σε ένα γαλάκτωμα 19

32 προκαλεί αύξηση του ιξώδους της συνεχούς φάσης και έτσι βελτιώνεται η σταθεροποίησή του. Οι Nikiforidis et al., 1, μελέτησαν την επίδραση προσθήκης ξανθάνης στην σταθεροποίηση γαλακτωμάτων από ελαιοσώματα φύτρου αραβοσίτου. Μελετήθηκαν δύο είδη γαλακτωμάτων ελαιοσωμάτων, ένα πλούσιο σε εξωγενείς πρωτεΐνες και ένα όχι. Παρατηρήθηκε πως η προσθήκη ξανθάνης σε ποσοστό,1 % είχε ως αποτέλεσμα τη σταθεροποίηση των γαλακτωμάτων ως προς την αποκορύφωση, με σημαντικότερη επίδραση στην περίπτωση του γαλακτώματος που περιείχε τις εξωγενείς πρωτεΐνες. Αυτό αποδόθηκε σε ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ της ξανθάνης και των πρωτεϊνών της επιφάνειας των ελαιοσωμάτων. Μια άλλη ομάδα πολυσακχαριτών που χρησιμοποιούνται ευρύτατα είναι οι καραγενάνες. Υπάρχουν τρεις τύποι η ι-, κ- και λ-καραγενάνη. Οι καραγενάνες έχουν στο μόριό τους θειικές ομάδες και η συμπεριφορά τους στα διαλύματα καθορίζεται από τον αριθμό των θειικών τους ομάδων. Όπως και η ξανθάνη προσδίδουν σταθερότητα στα γαλακτώματα δημιουργώντας ένα προστατευτικό στρώμα πάνω στα σταγονίδια του ελαίου καθώς αλληλεπιδρούν με τις πρωτεΐνες που βρίσκονται στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων (Wu et al., 11). Οι Wu et al., μελέτησαν την επίδραση των τριών τύπων στη σταθεροποίηση γαλακτωμάτων ελαιοσωμάτων σόγιας σε διάφορες τιμές ph. Γενικά, σε όξινο ph (3,, 5) τα γαλακτώματα έγιναν πιο σταθερά όταν η συγκέντρωση της καραγενάνης ήταν πάνω από, wt%. Σε τιμές ph 3 και 5 όταν χρησιμοποιήθηκε λ- καραγενάνη εμφανίστηκαν συσσωματώματα πιθανώς γιατί τα σταγονίδια ενώθηκαν μέσω του μορίου της. Τέλος, σε ph 7 παρατηρήθηκε πως τα γαλακτώματα που σταθεροποιήθηκαν με ι-καραγενάνη ήταν πιο σταθερά ως προς την αποκορύφωση πιθανώς λόγω της πιο έντονης αλληλεπίδρασης μεταξύ του έντονα φορτισμένου μορίου της και των πρωτεϊνών των ελαιοσωμάτων. Μια άλλη κατηγορία ενώσεων που χρησιμοποιούνται αρκετά για την σταθεροποίηση των γαλακτωμάτων είναι οι τασενεργές ενώσεις ή γαλακτωματοποιητές μικρού Μ.Β. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το Tween 8 (Polyoxyethylene sorbitan monooleate), μια μη ιοντική ένωση χαμηλού μοριακού βάρους. Όπως αναφέρεται από τους Nikiforidis et al., (11) όταν το Tween 8 προστεθεί σε ένα γαλάκτωμα ελαιοσωμάτων τότε εκτοπίζει μέρος των πρωτεϊνών από την επιφάνειά τους και παίρνει τη θέση τους στη διεπιφανειακή μεμβράνη. Αρχικά απομακρύνονται οι στερελαιοσίνες

33 και οι καλαιοσίνες, οι οποίες δεν είναι πολύ σταθερά ενωμένες με τις τριακυλογλυκερόλες που βρίσκονται στο εσωτερικό των ελαιοσωμάτων. Όταν η συγκέντρωση του τασενεργού αυξηθεί (1,5%) τότε αρχίζει και η απομάκρυνση των ελαιοσινών, οι οποίες αν και είναι πολύ σταθερά συνδεδεμένες με τις τριακυλογλυκερόλες, κατά ένα ποσοστό εκτοπίζονται. Περίπου το % των αρχικά προσροφημένων πρωτεϊνών απομακρύνεται (Nikiforidis et al., 11). Αρχικά, μόρια της επιφανειοδραστικής ουσίας βρίσκουν μέρος στην επιφάνεια του ελαιοσώματος και συνδέονται με αυτή και στη συνέχεια άλλα μόρια της ουσίας ενώνονται στην περιοχή αυτή με αποτέλεσμα να απομακρύνονται όλο και περισσότερα μόρια πρωτεϊνών (Σχήμα 1.8). Με την απομάκρυνση των αρνητικά φορτισμένων πρωτεϊνών και τη δέσμευση των μη ιονικών μορίων Tween 8, η επιφάνεια των ελαιοσωμάτων χάνει το φορτίο της ως ένα βαθμό και έτσι μειώνονται οι ηλεκτροστατικές απωστικές δυνάμεις μεταξύ τους. Από την άλλη μεριά, όμως, επειδή τα μόρια του Tween 8 είναι υδρόφιλα, η επιφάνεια αποκτά υδρόφιλο χαρακτήρα και έτσι αυξάνονται οι στερεοχημικές απωστικές δυνάμεις μεταξύ των ελαιοσωμάτων. Αυτό, οδηγεί σε βελτίωση της σταθερότητας των ελαιοσωμάτων έναντι στη συσσωμάτωση, στη συγχώνευση και κατ επέκταση στην αποκορύφωση (Nikiforidis & Kiosseoglou, 11). Σχήμα 1.8. Σχηματική αναπαράσταση της δράσης του Tween 8 στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων (Nikiforidis & Kiosseoglou, 11). 1

34 Σε γενικές γραμμές, τα φυσικά γαλακτώματα που προκύπτουν από την εκχύλιση ελαιοσωμάτων παρουσιάζουν πολύ ικανοποιητική σταθερότητα. Μάλιστα στην περίπτωση που η παραλαβή των ελαιοσωμάτων πραγματοποιείται με τη μέθοδο της όξινης παραλαβής οι εξωγενείς πρωτεΐνες που συνεκχυλίζονται με τα ελαιοσώματα δημιουργούν ένα δεύτερο στρώμα πάνω στα σταγονίδια ελαίου και αποτρέπουν ακόμα περισσότερο την μεταξύ τους συγχώνευση (Nikiforidis et al., 9). Επίσης, η ενίσχυση της φυσικοχημικής τους σταθερότητας μπορεί να επιτευχθεί με θέρμανση του αρχικού μητρικού γαλακτώματος στους 9 o C για 3 min, καθώς απενεργοποιούνται ένζυμα όπως οι λιπάσες και οι λιποξυγενάσες (Chen et al., 1). Τα ένζυμα αυτά έχουν την τάση να υδρολύουν τις τριακυλογλυκερόλες προς ελεύθερα λιπαρά οξέα τα οποία εκτοπίζουν τις πρωτεΐνες από την επιφάνεια των ελαιοσωμάτων συμβάλλοντας στη συσσωμάτωση των σωματιδίων. Η ύπαρξη μάλιστα στα ελαιοσώματα συστατικών με αντιοξειδωτική δράση συμβάλλει στην ανθεκτικότητά τους έναντι της οξείδωσης (Fisk & Gray, 11) Δυνατότητες αξιοποίησης των ελαιοσωμάτων στην παρασκευή τροφίμων Τα ελαιοσώματα λόγω της φυσικοχημικής σταθερότητάς τους έχουν την ικανότητα να εκχυλίζονται με το νερό και να δίνουν ένα φυσικό γαλάκτωμα ελαίου σε νερό, το οποίο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην παρασκευή προϊόντων, όπως τα τρόφιμα, τα καλλυντικά και τα φαρμακευτικά προϊόντα. Τα γαλακτώματα αυτά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν είτε αμέσως μετά την εκχύλιση των ελαιοσωμάτων είτε μετά την συμπύκνωσή τους σε κρέμα, όπου το ποσοστό του ελαίου απαντά σε μεγαλύτερη συγκέντρωση. Γενικά, η χρήση των φυσικών γαλακτωμάτων ελαίου/νερού στη βιομηχανία παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήματα έναντι της χρήσης τεχνητών. Αρχικά, δεν απαιτείται γαλακτωματοποιητής και η εφαρμογή ομογενοποίησης για την παρασκευή του γαλακτώματος. Έτσι, ελαχιστοποιείται η κατανάλωση ενέργειας, οπότε η διεργασία καθίσταται οικονομικότερη. Επιπλέον ενέργεια εξοικονομείται καθώς αποφεύγονται τα στάδια εξευγενισμού του ελαίου, ώστε να γίνει βρώσιμο, αλλά και η ανακύκλωση του οργανικού διαλύτη (De Greyt, ). Ο τελευταίος είναι τοξικός, εύφλεκτος και

35 επομένως η όλη προσέγγιση παραλαβής των φυσικών γαλακτωμάτων με τη βοήθεια του νερού είναι φιλικότερη προς το περιβάλλον (Gustone, 11). Βέβαια, η ενσωμάτωση των ελαιοσωμάτων στα διάφορα τρόφιμα μπορεί να μην είναι πάντα τόσο εύκολη. Ένα πρόβλημα που μπορεί να προκύψει κατά την εφαρμογή τους είναι η δυσκολία παρασκευής ενός ομοιογενούς μίγματος με κάποια άλλα συστατικά των τροφίμων όπως πρωτεΐνες και πολυσακχαρίτες, με αποτέλεσμα η υφή του προϊόντος να μην είναι η συνηθισμένη και πολύ πιθανόν να υστερεί σε οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Ένα ακόμη σοβαρό μειονέκτημα είναι πως μετά την αποθήκευση για μεγάλο χρονικό διάστημα σε κάποια προϊόντα μπορεί να εμφανιστεί μια στοιβάδα ελαίου στην επιφάνεια. Αυτό οφείλεται στη συσσωμάτωση των σταγονιδίων των ελαιοσωμάτων προς μεγαλύτερα σωματίδια. Επιπλέον, ένα θέμα που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη είναι η εμφάνιση off-flavor. Αυτό μπορεί να οφείλεται είτε σε πτητικές ενώσεις που εμφανίζονται μετά την οξείδωση του ελαίου, είτε στο ίδιο το έλαιο και τις πρωτεΐνες των ελαιοσωμάτων όταν υφίστανται ζύμωση με μικροοργανισμούς προς σχηματισμό προϊόντων όπως το γιαούρτι (Nikiforidis et al., 1). Κατά την υδατική εκχύλιση των ελαιοσωμάτων, το έλαιο δεν χρειάζεται να υποβληθεί σε κάποια κατεργασία, διατηρώντας την αρχική του φυσική μορφή. Οπότε ένα στρώμα φωσφολιπιδίων και πρωτεϊνών προστατεύει το έλαιο. Στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων η ελαιοσίνη με άλλες πρωτεΐνες σχηματίζουν μεμβράνη με πολύ μεγάλη συνοχή που πιθανώς παρεμποδίζει την εύκολη δίοδο προοξειδωτικών ενώσεων (Fisk et al., 8). Ακόμη, σύμφωνα με μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί, η λιπαρή φάση των ελαιοσωμάτων περιέχει ένα μεγάλο ποσοστό συστατικών που είναι γνωστά για την διατροφική τους αξία και δρουν ως φυσικά αντιοξειδωτικά. Για παράδειγμα, σε ελαιοσώματα που απομονώθηκαν από σπόρους βρώμης, ανιχνεύτηκαν τοκοφερόλες, με κυρίαρχη την δ-τοκοφερόλη, αλλά και ατοκοτριενόλη. Ενώ, σε ελαιοσώματα από ηλιόσπορο ανιχνεύτηκε κυρίως η α- τοκοφερόλη (Fisk et al., & 8). Επομένως, η βιομηχανία τροφίμων χρησιμοποιώντας τα φυσικά γαλακτώματα μπορεί κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες να παρασκευάσει προϊόντα με καλύτερες διατροφικές και οργανοληπτικές ιδιότητες, με βελτιωμένη σταθερότητα κατά τα στάδια της επεξεργασίας, της αποθήκευσης, της μεταφοράς και της χρήσης τους. 3

36 Μία από τις σημαντικότερες πιθανές εφαρμογές των φυσικών γαλακτωμάτων των ελαιοσωμάτων είναι στην παρασκευή προϊόντων που είναι υποκατάστατα του γάλακτος και των προϊόντων του. Από τα πιο γνωστά παραδείγματα είναι το «γάλα» σόγιας. Επίσης, πολλές μπορεί να είναι οι εφαρμογές των ελαιοσωμάτων, από διάφορους ελαιούχους καρπούς, στην παραγωγή προϊόντων που προσομοιάζουν με το γιαούρτι, ύστερα από ζύμωση με κατάλληλους μικροοργανισμούς (Mishra et al., 13, Cui et al., 13). Ακόμη, τα γαλακτώματα ελαιοσωμάτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρύτατα στην παραγωγή προϊόντων όπως είναι η μαγιονέζα και ανάλογα προϊόντα τύπου salad dressing. Τα προϊόντα αυτά μπορεί να είναι σε υγρή ή ημι-στερεή μορφή (Nikiforidis et al., 1). Τέλος, ένας τομέας όπου τελευταία γίνεται προσπάθεια εφαρμογής των ελαιοσωμάτων είναι οι εδώδιμες συσκευασίες και φιλμ, που βασίζονται σε πρωτεΐνες και πολυσακχαρίτες. Η επιφάνεια των σταγονιδίων του ελαίου αλληλεπιδρά με το βιοπολυμερές του φιλμ και έτσι ενσωματώνεται μέσα σε αυτό. Τα προϊόντα αυτά εμφανίζουν αυξημένη δυνατότητα συγκράτησης νερού και επίσης λειτουργούν ως φορείς βιοενεργών συστατικών όπως τα αντιοξειδωτικά. Οι Matsakidou et al., 13, παρασκεύασαν εδώδιμες μεμβράνες με βάση το καζεϊνικό νάτριο και ελαιοσώματα από φύτρο αραβοσίτου. Το προϊόν εμφάνισε γαλακτώδη μορφή, υψηλότερη επιφανειακή υδροφοβικότητα και βελτιωμένη αντίσταση στην διαπερατότητα από υδρατμούς σε σχέση με φιλμ που δεν περιείχαν ελαιοσώματα.

37 . ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Από τα συμπεράσματα προηγούμενων εργασιών προκύπτει ότι η ενσωμάτωση ανιοντικών πολυσακχαριτών όπως είναι η καραγενάνη και η πηκτίνη σε γαλακτώματα ελαιοσωμάτων της σόγιας ή της ξανθάνης σε γαλάκτωμα ελαιοσωμάτων του φύτρου αραβοσίτου, είναι δυνατό να οδηγήσει στη βελτίωση της φυσικοχημικής τους σταθερότητας κατά την αποθήκευση. Επιπροσθέτως, η παρουσία του Tween σε γαλάκτωμα ελαιοσωμάτων του φύτρου αραβοσίτου μπορεί να οδηγήσει στο ίδιο θετικό αποτέλεσμα. Τα συγκεκριμένα γαλακτώματα όμως αποτελούνται από ελαιοσώματα πολύ μικρού μεγέθους σταγονιδίων τα οποία από τη φύση τους είναι ήδη αρκετά σταθερά. Αντίθετα, τα ελαιοσώματα από πρώτες ύλες όπως είναι ο σησαμόσπορος και το φουντούκι εμφανίζουν σχετικά μεγάλο μέγεθος και επομένως τα φυσικά γαλακτώματα που παραλαμβάνονται με υδατική εκχύλιση αυτών των πρώτων υλών, όπως έδειξαν και προκαταρκτικά πειράματα, δεν εμφανίζουν την ίδια φυσικοχημική σταθερότητα. Στόχος της διπλωματικής αυτής εργασίας ήταν η διερεύνηση της δυνατότητας βελτίωσης της σταθερότητας των δύο αυτών ασταθών γαλακτωμάτων με την ενσωμάτωση ξανθάνης ή Tween, ενώ στο ίδιο αποτέλεσμα στοχεύει και η προσθήκη στο φυσικό γαλάκτωμα καζεϊνικού νατρίου το οποίο σύμφωνα με πρόσφατη εργασία βρέθηκε ότι έχει την ικανότητα να προσροφάται στη διεπιφανειακή μεμβράνη των ελαιοσωμάτων του φύτρου αραβοσίτου. Επιπροσθέτως, η σταθεροποιητική δράση των παραπάνω παραγόντων μελετήθηκε και σε γαλακτώματα ελαιοσωμάτων που υποβλήθηκαν προηγουμένως σε έντονη θερμική επεξεργασία η οποία μπορεί να οδηγήσει σε περαιτέρω αποσταθεροποίησή τους. Τέλος, για λόγους σύγκρισης, παράλληλα με τα γαλακτώματα ελαιοσωμάτων από φουντούκι και σησαμόσπορο μελετήθηκε και η επίδραση των προσθέτων αυτών σε γαλακτώματα που παρασκευάζονται με βάση τα ελαιοσώματα σόγιας. 5

38 3. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 3.1. Υλικά και αντιδραστήρια Ως πρώτη ύλη χρησιμοποιήθηκαν καρποί φουντουκιού, σόγιας και σπόρος σησαμιού. Η προμήθεια τους έγινε από την τοπική αγορά. Για τη ρύθμιση της τιμής του ph χρησιμοποιήθηκαν διαλύματα που παρασκευάστηκαν από πυκνό καυστικό νάτριο (NaOH) και πυκνό υδροχλωρικό οξύ (HCl), ( Merck, Darmstadt, Germany). Για την παραλαβή του φυσικού γαλακτώματος με τη βοήθεια σακχαρόζης χρησιμοποιήθηκε σακχαρόζη που αγοράστηκε από την τοπική αγορά. Για τον προσδιορισμό του λίπους με τη μέθοδο Soxhlet χρησιμοποιήθηκε πετρελαϊκός αιθέρας, της εταιρείας Riedel-de-Haën (Seelze, Germany). Για τον προσδιορισμό πρωτεΐνης με τη μέθοδο Kjeldahl χρησιμοποιήθηκαν άλας θειικού καλίου (K SO ), άλας ένυδρου θειικού χαλκού (CuSO.5H O), διάλυμα θειικού οξέος (H SO ) 98%, διάλυμα καυστικού νατρίου (NaOH) %, διάλυμα καυστικού νατρίου (NaOH),5 Μ, διάλυμα θειικού οξέος (H SO ),5 Μ και δείκτης ερυθρό του μεθυλίου. Για τη συντήρηση των γαλακτωμάτων χρησιμοποιήθηκε νατραζίδιο (NaN 3 ) της εταιρίας Riedel-de-Haën (Seelze, Germany). Για τη μελέτη της φυσικοχημικής σταθερότητας των φυσικών γαλακτωμάτων χρησιμοποιήθηκαν διάλυμα καζεϊνικού νατρίου της εταιρείας Sigma-Aldrich Chemicals Co. (USA), διάλυμα Tween 8 (μονοελαϊκή πολυοξυαιθυλενο σορβιτάνη) της εταιρείας TCI Development Co. Ltd (Shanghai) και διάλυμα ξανθάνης από το μικροοργανισμό Χanthomonas campestris της εταιρείας Fluka Chemicals (Buchs, Switzerland). Για τη διάσπαση των συσσωματωμάτων των γαλακτωμάτων χρησιμοποιήθηκαν δωδεκυλοσουλφονικό νάτριο (SDS) και -μερκαπτοαιθανόλη (C H OS) της εταιρείας Fluka Chemicals (Buchs, Switzerland). Για την ανάλυση των πρωτεϊνών με ηλεκτροφόρηση, SDS-PAGE, χρησιμοποιήθηκαν δωδεκυλοσουλφονικό νάτριο (SDS), -μερκαπτοαιθανόλη (C H OS), τρις-(υδροξυμέθυλο) αμινομεθάνιο (Trisbase), γλυκίνη (C H 5 NO), γλυκερόλη

39 (C 3 H 5 (OH) 3 ), ακρυλαμίδιο (C 3 H 5 NO), Ν,Ν -μεθυλενο-δισακρυλαμίδιο (C 7 H 1 N O ), δείκτης κυανού της βρωμοφαινόλης, υπερθειϊκό αμμώνιο (APS), τετραμεθυλενο αιθυλενοδιαμίνη (TEMED), οξικό οξύ (CH 3 COOH), μεθανόλη (CH 3 OH), τριχλωροξικό οξύ (C 3 HCl 3 O ), η χρωστική Coomassie Brilliant Blue R5 και πρότυπο μίγμα πρωτεϊνών με ευρύ φάσμα μοριακών μορίων (7-175 kda). 3.. Όργανα και συσκευές Κατά τη διαδικασία παραλαβής των ελαιοσωμάτων με υδατική εκχύλιση χρησιμοποιήθηκε ζυγός με ακρίβεια τρίτου δεκαδικού ψηφίου (Kern & Sohn GmbH, Balingen-Frommer, Germany), μηχανικός αναδευτήρας με προπέλα RW 1H ( IKA- Labortechnik, Malaysia), ψηφιακό πεχάμετρο (Mettler Toledo MP, Germany), μπλέντερ (Braun, Germany), ύφασμα τυροκομίας μεγάλου πορώδους για διήθηση, φυγόκεντρος SV 11(Firlado, France) και η ψυχόμενη φυγόκεντρος ThermoFisher Scientific SL 1R (Germany). Για την ανάμιξη των γαλακτωμάτων με διαλύματα γνωστής συγκέντρωσης καζεϊνικού νατρίου, Tween 8 και ξανθάνης χρησιμοποιήθηκε μαγνητικός αναδευτήρας SMT 15 (Bioline Scientific, Greece) με ραβδοειδείς μαγνήτες. Για την θέρμανση των γαλακτωμάτων χρησιμοποιήθηκε υδατόλουτρο. Για τον προσδιορισμό της υγρασίας, του λίπους και των πρωτεϊνών χρησιμοποιήθηκαν, αντίστοιχα, πυριαντήριο (Τ5, Heraeus, Germany), συσκευή Soxhlet και συσκευή Kjeldahl (Gernhardt, Germany). Για την ηλεκτροφόρηση των πρωτεϊνών χρησιμοποιήθηκε συσκευή ηλεκρτοφόρησης P8-DS-1 Dual Gel 1*1 cm (Owl Vertical Electrophoresis Systems, Thermoscientific, New York, USA) με τροφοδοτικό ηλεκτροφόρησης ST1T (Apelex, France). Για τη φωτογράφηση των ηλεκτροφορημάτων χρησιμοποιήθηκε ψηφιακή φωτογραφική μηχανή SONY Cyber-shot σε θάλαμο φωτογράφησης Reprostar 3 (Camag, Switzerland). Για τον προσδιορισμό του μεγέθους των ελαιοσωμάτων χρησιμοποιήθηκε αναλυτής μεγέθους σταγονιδίων Mastersizer, Malvern Instruments, UK και οπτικό 7

40 μικροσκόπιο με δυνατότητα λήψης φωτογραφιών (Zeiss, West Germany). Η λήψη των φωτογραφιών έγινε με φωτογραφική μηχανή Canon, Power Shot G (Japan). Για την μέτρηση του ζ-δυναμικού της επιφάνειας των σταγονιδίων των γαλακτωμάτων χρησιμοποιήθηκε συσκευή μέτρησης ζ-δυναμικού BIC Zeta Potential Analyzer εφαρμόζοντας το λογισμικό Particle Solutions Software, v..5 (Brookhaven Instruments Corporation, Brookhaven, Holtsville, NY) Μέθοδοι Υδατική εκχύλιση των ελαιοσωμάτων, παραλαβή της κρέμας και παρασκευή των φυσικών γαλακτωμάτων Για την εκχύλιση των ελαιοσωμάτων από τις τρεις πρώτες ύλες υιοθετήθηκε η μέθοδος των Nikiforidis & Kiosseoglou, (1) χωρίς όμως να έχει προηγηθεί κατάτμηση ή άλεσή τους για να αποφευχθούν φαινόμενα συγχώνευσης των ελαιοσωμάτων και εμφάνισης ελαίου στο υδατικό εκχύλισμα. Ποσότητα της πρώτης ύλης αναμίχθηκε με απιονισμένο νερό σε αναλογία 1:3, έγινε ρύθμιση του ph σε τιμή 9 με τη χρήση διαλύματος,1 Μ NaOH και ακολούθησε μηχανική ανάδευση για ώρες. Το αιώρημα διατηρήθηκε στο ψυγείο για ώρες σε ph 9 και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε εκχύλιση των ελαιοσωμάτων για 5s σε οικιακό μπλέντερ. Το προϊόν της εκχύλισης διηθήθηκε μέσω τριών στρωμάτων πορώδους υφάσματος για το διαχωρισμό του υπολείμματος της εκχύλισης από το γαλάκτωμα που περιέχει τα ελαιοσώματα. Το υπόλειμμα που παρέμεινε στο ύφασμα αναμίχθηκε εκ νέου με απιονισμένο νερό σε αναλογία 1:3, το ph ρυθμίστηκε στο 9 και ακολούθησε μηχανική ανάδευση για ώρες. Έπειτα, επαναλήφθηκε το στάδιο της εκχύλισης και τα δύο διηθήματα ενώθηκαν σε ένα. Το τελικό προϊόν φυγοκεντρήθηκε για 15 min σε 3 g για απομάκρυνση των στερεών. Το εκχύλισμα που παραλήφθηκε στο προηγούμενο στάδιο χωρίστηκε σε δύο μέρη. Στο ένα μέρος έγινε προσθήκη ορισμένης ποσότητας σακχαρόζης έτσι ώστε η τελική συγκέντρωση της στο εκχύλισμα να είναι,5 Μ και ακολούθησε φυγοκέντρηση 8

41 για 3 min σε rpm, έπειτα από ανάδευση. Η υπερκείμενη κρέμα παραλήφθηκε και αραιώθηκε με απιονισμένο νερό σε αναλογία 1:3, όπου προστέθηκε εκ νέου ποσότητα σακχαρόζης έτσι ώστε η τελική συγκέντρωση της στο διάλυμα να είναι,5 Μ. Μετά από ανάδευση ακολούθησε η τελική φυγοκέντρηση για 3 min σε 1 g και σε θερμοκρασία ο C. Τέλος, πραγματοποιήθηκε η συλλογή της κρέμας. Το δεύτερο μέρος του εκχυλίσματος υποβλήθηκε σε θερμική επεξεργασία στους 95 ο C για 3 min πριν πραγματοποιηθεί η ανάκτηση της κρέμας με την προσθήκη σακχαρόζης, όπως περιγράφηκε παραπάνω (Σχήμα 3.1). Η εκχύλιση των ελαιοσωμάτων από τις ελαιούχες πρώτες ύλες πραγματοποιήθηκε ακόμα μία φορά και οι τελικές κρέμες που παραλήφθηκαν ενοποιήθηκαν σε μία. Στις κρέμες έγινε προσδιορισμός υγρασίας, λίπους και πρωτεΐνης. Με βάση την περιεκτικότητά τους σε λίπος οι δύο κρέμες αραιώθηκαν με απιονισμένο νερό ή με κατάλληλη ποσότητα διαλυμάτων καζεϊνικού νατρίου, Tween 8 και ξανθάνης ώστε να προκύψουν δύο σειρές των τεσσάρων γαλακτωμάτων όπου όλα τα γαλακτώματα εμφάνιζαν περιεκτικότητα σε λίπος 5 % v/v και, ανάλογα με το διάλυμα που χρησιμοποιήθηκε για την αραίωση της κρέμας, 1% τελική περιεκτικότητα σε καζεϊνικό νάτριο ή Tween 8 ή,1% σε ξανθάνη ενώ το γαλάκτωμα-μάρτυρας δεν περιείχε κανένα από τα παραπάνω πρόσθετα. Τα γαλακτώματα που προέκυψαν με βάση τα ελαιοσώματα φουντουκιού, σησαμόσπορου και σόγιας εμφάνισαν τιμές ph κοντά στο ουδέτερο (,7-7,). Τα γαλακτώματα διατηρήθηκαν στους ο C και μελετήθηκε η φυσικοχημική τους σταθερότητα σε περίοδο 15 ημερών. Για τη μελέτη της σταθερότητας των γαλακτωμάτων παρασκευάστηκαν δύο σειρές γαλακτωμάτων και μελετήθηκαν παράλληλα η μία με την άλλη. 9

42 3.3.. Προσδιορισμός της περιεκτικότητας της κρέμας σε υγρασία, λίπος και πρωτεΐνη Ο προσδιορισμός της υγρασίας έγινε σταθμικά με ξήρανση ποσότητας δείγματος που ζυγίστηκε με ακρίβεια, μέχρι σταθερού βάρους σε πυριαντήριο θερμοκρασίας 15 ο C. Ο προσδιορισμός του λίπους έγινε με την εφαρμογή της μεθόδου Soxhlet. Ορισμένη ποσότητα δείγματος ζυγίστηκε με ακρίβεια, μεταφέρθηκε σε φύσιγγα και καλύφθηκε με απολιπασμένο βαμβάκι. Ακολούθησε εκχύλιση του λίπους με τη βοήθεια πετρελαϊκού αιθέρα για 1 h σε προξηραμένη και προζυγισμένη σφαιρική φιάλη. Η φιάλη θερμάνθηκε σε ηλεκτρική εστία, ο διαλύτης εξατμιζόταν και οι ατμοί του που συμπυκνώνονταν στον ψυκτήρα και στο επίθεμα ερχόταν σε επαφή με το δείγμα από το οποίο παραλάμβαναν μέρους του λίπους, μέχρις ότου με σιφωνισμό μεταφέρθηκε όλη η ποσότητα του λίπους στη σφαιρική φιάλη. Στη συνέχεια, αφού απομακρύνθηκε ο διαλύτης με απόσταξη από τη σφαιρική φιάλη και ίχνη του στο πυριαντήριο, υπολογίσθηκε η ποσότητα του λίπους από τη μεταβολή του βάρους της σφαιρικής φιάλης. Ο προσδιορισμός των πρωτεϊνών έγινε με τη μέθοδο Kjeldahl. Ζυγίσθηκε συγκεκριμένη ποσότητα προξηραμένου δείγματος και τοποθετήθηκε στη συσκευή καύσης Kjeldahl μαζί με ml πυκνού H SO 98%, 1 g K SO και,8 g CuSO.5H O και ακολούθησε πέψη του μίγματος σε ειδική συσκευή μέχρι να διαυγάσει. Έπειτα, το δείγμα μεταφέρθηκε σε ειδική συσκευή απόσταξης, έγινε προσθήκη περίσσειας πυκνού διαλύματος NaOH % w/w και απόσταξη της αμμωνίας με τη βοήθεια ατμών, η οποία συλλέχθηκε σε κωνική φιάλη που περιείχε 5 ml H SO,5 mol/l και δείκτη ερυθρό του μεθυλίου. Η περίσσεια του οξέος ογκομετρήθηκε με διάλυμα NaOH,5 mol/l. Υπολογίσθηκε η εκατοστιαία περιεκτικότητα του δείγματος σε ολικό άζωτο και στη συνέχεια με πολλαπλασιασμό με τον συντελεστή 5,7 υπολογίσθηκε η επί τοις % περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη. 3

43 Ηλεκτροφορητικός διαχωρισμός των πρωτεϊνών με SDS-PAGΕ Η ποιοτική σύσταση του πρωτεϊνικού κλάσματος της κρέμας των ελαιοσωμάτων εκτιμήθηκε με την εφαρμογή της ηλεκτροφόρησης SDS-PAGE. Σε g δείγματος προστέθηκε ρυθμιστικό διάλυμα εκχύλισης που περιείχε 5 mm Tris-HCl, 5 M ουρία, 1% w/v SDS και % w/v -μερκαπτοαιθανόλη. Μετά από μερική ανάδευση και ηρεμία για 1 h, προστέθηκε ίσος όγκος ρυθμιστικού διαλύματος ηλεκτροφόρησης που περιείχε 15 mm Tris-HCl, 5 M ουρία, 1% SDS, % w/v γλυκερόλη και % w/v - μερκαπτοαιθανόλη. Ακολούθησε μερική ανάδευση, βρασμός για min και η εφαρμογή δύο κύκλων κατάψυξης-απόψυξης. Η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη του τελικού δείγματος ηλεκτροφόρησης ήταν -3 mg/ml ρυθμιστικού διαλύματος. Στη συνέχεια παρασκευάστηκαν οι δύο πηκτές, η πηκτή διαχωρισμού όπου γίνεται ο διαχωρισμός των πρωτεϊνών σε ζώνες και η πηκτή επιστοίβαξης όπου γίνεται συγκέντρωση όλων των πρωτεϊνών του δείγματος σε μια ζώνη πάχους μερικών μm ώστε να ελαχιστοποιηθεί ο βαθμός διάχυσης. Η πρώτη πηκτή περιείχε 9,5 ml διαλύματος ακρυλαμιδίου (3% w/v ακρυλαμίδιο,,8% w/v Ν,Ν -μεθυλενο-δισακρυλαμίδιο),,1 ml H O, ml διαλύματος Tris-HCl (1,875 mol/l, ph 8,8),, ml διαλύματος SDS (1% w/v), ml διαλύματος υπερθειικού αμμωνίου (1% w/v), ως καταλύτης της αντίδρασης πολυμερισμού του ακρυλαμιδίου και 3 μl TEMED, που παίζει τον ρόλο του εκκινητή. Η δεύτερη πηκτή περιείχε, ml διαλύματος ακρυλαμιδίου (3% w/v ακρυλαμίδιο,,8% w/v Ν,Ν -μεθυλενο-δισακρυλαμίδιο), 3,3 ml H O, 1 ml διαλύματος Tris-HCl (,5 mol/l, ph,8), 5 μl διαλύματος SDS (1% w/v),,5 ml διαλύματος υπερθειικού αμμωνίου (1% w/v) και 1 μl TEMED. Αρχικά, το μίγμα της πηκτής διαχωρισμού τοποθετήθηκε σε ειδικό εκμαγείο, αποτελούμενο από δύο παράλληλες πλάκες και αφού έπηξε στην επιφάνειά του τοποθετήθηκε και η πηκτή επιστοίβαξης μαζί με το ειδικό χτενάκι για να δημιουργηθούν οι θέσεις εισαγωγής των δειγμάτων. Ακολούθησε εισαγωγή των δειγμάτων και του μάρτυρα προσεκτικά στις θέσεις που είχαν δημιουργηθεί. Έγινε μεταφορά των πλακών στην ειδική συσκευή ηλεκτροφόρησης, όπου προστέθηκε το διάλυμα ηλεκτροφόρησης που περιείχε γλυκίνη (1,% w/v), Tris-HCl (,3% w/v) και SDS (,1% w/v). Η συσκευή συνδέθηκε με το 31

44 τροφοδοτικό ηλεκτροφόρησης και το ρεύμα ρυθμίστηκε στα ma. Σε όλη τη διάρκεια της ηλεκτροφόρησης η συσκευή ψυχόταν με τη διαβίβαση νερού βρύσης. Αφού διαχωρίστηκαν οι πρωτεΐνες των δειγμάτων, οι πλάκες αποκολλήθηκαν, η πηκτή ξεπλύθηκε με απιονισμένο νερό και βυθίστηκε σε ειδική συσκευή σε διάλυμα τριχλωροοξικού οξέος (1,5% w/v) για 15 min με περιοδική ανακίνηση, έτσι ώστε να δημιουργηθούν δεσμοί μεταξύ της πηκτής και των πρωτεϊνών. Ακολούθησε καταβύθιση της πηκτής σε υδατομεθανολικό διάλυμα χρώσης των ζωνών που περιείχε κυανό του Coomasie G-5 (,1% w/v), μεθανόλη (% w/v) και οξικό οξύ (1% v/v) για 3 min. Στη συνέχεια έγινε πλύση της πηκτής με υδατικό διάλυμα οξικού οξέος (1% v/v) και μεθανόλης (1% w/v), έτσι ώστε να αποχρωματιστούν οι περιοχές της πηκτής όπου δεν υπήρχαν πρωτεΐνες. Τέλος, η πηκτή μεταφέρθηκε σε ειδικό φωτογραφικό θάλαμο και φωτογραφήθηκε Μέτρηση του μεγέθους σωματιδίων των γαλακτωμάτων Η κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων στα φυσικά γαλακτώματα, που ανάλογα με την περίπτωση αποτελούνταν μόνο από μεμονωμένα σταγονίδια ή/και από συσσωματώματά τους, προσδιορίστηκε με τη βοήθεια του Malvern Mastersizer αφού προηγουμένως τα γαλακτώματα αραιώθηκαν με απιονισμένο νερό με ταυτόχρονη ανάδευση για 1 min. Εναλλακτικά, σε ορισμένες περιπτώσεις της μέτρησης προηγήθηκε επεξεργασία των αραιωμένων γαλακτωμάτων με διάλυμα 1% SDS και,5% - μερκαπτοαιθανόλη (MeSH) στους ο C υπό ανάδευση, έτσι ώστε να επιτευχθεί η διασπορά των συσσωματωμένων σταγονιδίων προς μεμονωμένα σταγονίδια. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκρασία δωματίου και εκφράστηκαν ως η μέση διάμετρος d 3. = Σn i d 3 i / Σn i d i (surface-weighted mean diameter), όπου n i είναι ο αριθμός των σταγονιδίων με διάμετρο d i και ως ο μέσος όγκος d.3 = Σn i d i / Σn i d 3 i (volumeweighted mean diameter). 3

45 Μέτρηση του ζ-δυναμικού Για τη μέτρηση της τιμής του ζ-δυναμικού, που σχετίζεται με το φορτίο που φέρει η επιφάνεια των σταγονιδίων, ποσότητα δείγματος των γαλακτωμάτων αραιώθηκε με υπερκαθαρό νερό ώστε η συγκέντρωση του ελαίου να είναι περίπου,1 wt%. Το ph του αραιωμένου δείγματος ρυθμίστηκε στις επιθυμητές τιμές με χρήση διαλύματος,1 Μ HCl ή NaOH. Το δείγμα τοποθετήθηκε στην ειδική κυψελίδα της συσκευής και πραγματοποιήθηκε η μέτρηση Εκτίμηση της σταθερότητας των γαλακτωμάτων κατά την αποθήκευση Η εκτίμηση της σταθερότητας των γαλακτωμάτων έναντι της συσσωμάτωσης ή/και της συγχώνευσης των ελαιοσωμάτων κατά την αποθήκευση πραγματοποιήθηκε με μέτρηση του μεγέθους των σταγονιδίων και των συσσωματωμάτων τους στη διάρκεια του χρόνου αποθήκευσης, με τη βοήθεια του Malvern Mastersizer. Η λήψη φωτογραφιών των αραιωμένων γαλακτωμάτων στο μικροσκόπιο βοήθησε επίσης στην εκτίμηση της σταθερότητάς τους. Για την εκτίμηση της σταθερότητας των γαλακτωμάτων έναντι της αποκορύφωσης, ποσότητα 1 ml από κάθε γαλάκτωμα τοποθετήθηκε σε γυάλινο κυλινδρικό δοχείο και αποθηκεύτηκε σε θερμοκρασία δωματίου. Η εμφάνιση ορού στον πυθμένα του δοχείου ή/και στρώματος κρέμας στην κορυφή του μετά από αποθήκευση 5 ημερών χρησιμοποιήθηκε για τη διάκριση των γαλακτωμάτων σε σταθερά ή σε ασταθή. 33

46 Απιονισμένο νερό (1:3) ph=9, ανάδευση Ίζημα Ελαιούχος πρώτη ύλη Αιώρημα πρώτης ύλης ph=9 Απιονισμένο νερό (1:3) Ανάδευση Αιώρημα πρώτης ύλης και ελαιοσώματα Διήθημα : Αιώρημα Ελαιοσωμάτων Διήθηση Ίζημα Γαλάκτωμα Ελαιοσωμάτων Φυγοκέντρηση Γαλάκτωμα Ελαιοσωμάτων Θέρμανση στους 95 ο C 3 min Διάλυμα σακχαρόζης (1:3) Κρέμα Ελαιοσωμάτων Προσθήκη σακχαρόζης Φυγοκέντρηση Ορός Σχήμα 3.1. Διάγραμμα ροής της υδατικής εκχύλισης και της παραλαβής κρέμας ελαιοσωμάτων από τις τρείς ελαιούχες πρώτες ύλες. 3

47 . ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΖΗΤΗΣΗ.1. Σύσταση της κρέμας ελαιοσωμάτων Η σύσταση σε νερό, πρωτεΐνη και λίπος των παρασκευασμάτων κρέμας ελαιοσωμάτων που ανακτήθηκαν από τα μητρικά εκχυλίσματα των τριών πρώτων υλών χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία ή μετά από θέρμανση των εκχυλισμάτων στους 95 o C για 3 min, παρουσιάζεται στον Πίνακα.1. Όσον αφορά την περιεκτικότητα σε νερό των κρεμών που ανακτήθηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος των ελαιοσωμάτων, η μεγαλύτερη τιμή παρατηρήθηκε στην περίπτωση της κρέμας σόγιας (3, %) ενώ η μικρότερη στην κρέμα που παρασκευάστηκε από το σησαμόσπορο (17,5 %). Όταν το αρχικό εκχύλισμα των ελαιοσωμάτων υποβλήθηκε σε θερμική επεξεργασία πάλι η κρέμα που προέκυψε από τη σόγια εμφάνισε τη μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε νερό σε σχέση με τις άλλες δύο κρέμες (5, %). Σε γενικές γραμμές, οι κρέμες που προέκυψαν από τα αρχικά εκχυλίσματα των ελαιοσωμάτων χωρίς προηγούμενη υποβολή τους σε θερμική επεξεργασία ήταν εμφανώς πιο συμπυκνωμένες σε σχέση με τις αντίστοιχες κρέμες που προέκυψαν μετά από προηγούμενη θερμική επεξεργασία των εκχυλισμάτων. Όπως φαίνεται στον Πίνακα.1, η περιεκτικότητα σε νερό για τις κρέμες που ανακτήθηκαν αυξήθηκε στην περίπτωση που προηγήθηκε θερμική επεξεργασία των μητρικών γαλακτωμάτων και για τις τρεις πρώτες ύλες. Αφού η κρέμα σόγιας, ανεξάρτητα από το εάν είχε προηγηθεί θερμική επεξεργασία του εκχυλίσματος ή όχι, εμφάνισε τη μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε νερό σε σχέση με τις άλλες δύο κρέμες, ήταν επόμενο να εμφανίσει και τη μικρότερη περιεκτικότητα σε λίπος. Στην περίπτωση της κρέμας που παρασκευάστηκε χωρίς θερμική επεξεργασία η περιεκτικότητα σε λίπος ήταν 5,3 %, ενώ μετά την θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος αυτή μειώθηκε στο 5,1 %. Οι κρέμες που ανακτήθηκαν από τις δύο άλλες πρώτες ύλες εμφάνισαν παρόμοια μεταξύ τους περιεκτικότητα σε λίπος, η τιμή της οποίας, όπως και στην περίπτωση της σόγιας, 35

48 μειώθηκε όταν τα αρχικά εκχυλίσματα υποβλήθηκαν σε θερμική επεξεργασία πριν από την παραλαβή της κρέμας τους. Όσον αφορά την περιεκτικότητά τους σε πρωτεΐνη, οι κρέμες της σόγιας με περιεκτικότητα πρωτεΐνης κοντά στο 9 % εμφάνισαν τη μεγαλύτερη τιμή σε σχέση με τις κρέμες από φουντούκι και σησαμόσπορο, ανεξάρτητα από το εάν είχε προηγηθεί ή όχι θερμική επεξεργασία των εκχυλισμάτων. Παρατηρείται, επίσης, ότι για όλες τις πρώτες ύλες που μελετήθηκαν, ο λόγος της περιεκτικότητας πρωτεΐνης προς λίπος ήταν μεγαλύτερος στην περίπτωση των κρεμών που προέκυψαν μετά από θερμική επεξεργασία των εκχυλισμάτων, σε σχέση με αυτόν των αντίστοιχων κρεμών που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία. Μάλιστα οι κρέμες που προέκυψαν από τον καρπό της σόγιας εμφάνισαν τη μεγαλύτερη αναλογία πρωτεΐνης προς λίπος σε σχέση με τις υπόλοιπες κρέμες, ανεξάρτητα από την εφαρμογή θερμικής επεξεργασίας ή μη. Πίνακας.1. Περιεκτικότητα σε υγρασία, λίπος και πρωτεΐνη των παρασκευασμάτων κρέμας που ανακτήθηκαν από τα εκχυλίσματα των ελαιοσωμάτων χωρίς ή μετά από προηγούμενη θερμική επεξεργασία των αρχικών εκχυλισμάτων τους. Χωρίς θερμική επεξεργασία Με θερμική επεξεργασία % Υγρασία Λίπος Πρωτεΐνες Υγρασία Λίπος Πρωτεΐνες Φουντούκι, 7,3, 3, 59,9 7,3 Σησαμόσπορος 17,5 7, 7,3 39,1 53,8,7 Σόγια 3, 5,3 9,1 5, 5,1 9, Οι διαφορές ως προς τη σύσταση που παρατηρήθηκαν ανάμεσα στις κρέμες διαφορετικής προέλευσης θα πρέπει να αποδοθούν στην ύπαρξη των εξωγενών πρωτεϊνών στο εκχύλισμα των ελαιοσωμάτων. Η φύση των πρωτεϊνών αυτών είναι δυνατό να καθορίζει την έκταση και την ένταση της αλληλεπίδρασής τους με την επιφάνεια των ελαιοσωμάτων και να επηρεάζει το βαθμό της απομάκρυνσής τους από το 3

49 εκχύλισμα κατά το στάδιο ανάκτησης της κρέμας με τη βοήθεια σακχαρόζης. Μάλιστα, η θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος των ελαιοσωμάτων είναι πιθανό να οδηγεί σε μετουσίωση των εξωγενών πρωτεϊνών και σε μεγαλύτερη αλληλεπίδραση των πρωτεϊνών αυτών με την επιφάνεια των ελαιοσωμάτων, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η τελική συγκέντρωση της πρωτεΐνης στις κρέμες. Για την εκτίμηση της σύστασης του μίγματος των πρωτεϊνών που παρέμειναν στην κρέμα των ελαιοσωμάτων μετά την ανάκτησή της από το μητρικό εκχύλισμα με τη βοήθεια σακχαρόζης και την πλύση της αρχικής κρέμας που ακολούθησε, πραγματοποιήθηκε η ηλεκτροφόρηση του κλάσματος της πρωτεΐνης με SDS-PAGE. Στο Σχήμα.1 παρουσιάζονται τα ηλεκτροφορήματα των πρωτεϊνών για τις κρέμες που προέκυψαν από τις τρεις πρώτες ύλες χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία των αρχικών εκχυλισμάτων καθώς επίσης και τα αντίστοιχα ηλεκτροφορήματα του συνόλου των πρωτεϊνών των πρώτων υλών. Η έντονη παρουσία εξωγενών πρωτεϊνών στα παρασκευάσματα κρέμας που προήλθαν από τις τρείς πρώτες ελαιούχες ύλες χωρίς ή μετά από προηγούμενη θερμική επεξεργασία του εκχυλίσματος των ελαιοσωμάτων τους φαίνεται στα ηλεκροφορήματα των πρωτεϊνικών κλασμάτων τους που παρουσιάζονται στο Σχήμα.. Όπως παρατηρείται, στα ηλεκτροφορήματα που αντιστοιχούν στο κλάσμα των πρωτεϊνών που απομονώθηκαν από τις τρεις κρέμες, εκτός από τις ζώνες που σχετίζονται με τις ενδογενείς πρωτεΐνες των ελαιοσωμάτων εμφανίζονται και ζώνες που αντιστοιχούν σε εξωγενείς πρωτεΐνες με μεγαλύτερη μοριακή μάζα σε σχέση με αυτή των ενδογενών πρωτεϊνών και οι οποίες είχαν προφανώς συνεκχυλιστεί αρχικά μαζί με τα ελαιοσώματα και δεν απομακρύνθηκαν εντελώς κατά την ανάκτηση της κρέμας. Το γεγονός αυτό αποδεικνύει ότι ένα μεγάλο μέρος των εξωγενών πρωτεϊνών της πρώτης ύλης δεν απομακρύνθηκαν ολοκληρωτικά κατά το στάδιο παραλαβής της κρέμας. Μάλιστα, η κρέμα που προήλθε από τον καρπό της σόγιας εμφάνισε μεγαλύτερο ποσοστό εξωγενών πρωτεϊνών σε σχέση με τις κρέμες που προέκυψαν από τον καρπό του φουντουκιού και το σησαμόσπορο, υποδεικνύοντας πως σε αυτή την περίπτωση οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των εξωγενών πρωτεϊνών και της επιφάνειας των ελαιοσωμάτων είναι ισχυρότερες και ήταν πιο δύσκολο να απομακρυνθούν κατά την ανάκτηση του λίπους με τη μορφή κρέμας. Σε αυτό είναι επίσης πολύ πιθανό να 37

50 συνέβαλε και η μεγαλύτερη διαλυτότητα των πρωτεϊνών της σόγιας στο νερό σε σχέση με αυτήν των πρωτεϊνών που προέρχονται από τις άλλες δύο πρώτες ύλες οι οποίες είναι έντονα αλατοδιαλυτές, γεγονός που είναι πολύ πιθανό να οδήγησε σε πιο εκτεταμένη εκχύλιση των πρωτεϊνών της σόγιας κατά το στάδιο της υδατικής εκχύλισης των ελαιοσωμάτων. Όπως προέκυψε με βάση τα αποτελέσματα των πτυχιακών εργασιών που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο (Κυριμλίδου, 1 και Σαχαρίδης, 1), το φουντούκι και ο σησαμόσπορος περιέχουν ένα μεγάλο ποσοστό αλατοδιαλυτών πρωτεϊνών, όπως γλοβουλίνες, καθώς όταν πραγματοποιήθηκε εκχύλιση των ελαιοσωμάτων με υδατικό διάλυμα χλωριούχου νατρίου,5 Μ, μαζί με τα ελαιοσώματα συνεκχυλίστηκε ένα μεγαλύτερο μέρος των πρωτεϊνών της αρχικής πρώτης ύλης σε σχέση με την εκχύλιση που πραγματοποιήθηκε με υδατικό διαλύμα χλωριούχου νατρίου,5 Μ ή μόνο με νερό. Επιπλέον, όπως φαίνεται παρακάτω, τα ελαιοσώματα της σόγιας είχαν πολύ μικρότερο μέγεθος σε σχέση με αυτό των ελαιοσωμάτων που παραλαμβάνονται από τις άλλες δύο πηγές με αποτέλεσμα τα πρώτα να παρουσιάζουν πολύ μεγαλύτερη συνολική επιφάνεια ανά μονάδα όγκου του γαλακτώματος (McClements, 5) και ενδεχομένως πιο εκτεταμένη συγκράτηση των εξωγενών πρωτεϊνών του εκχυλίσματος από τα ελαιοσώματα. Τα αποτελέσματα αυτά για τη σόγια συμφωνούν με αυτά των Millichip et al., (199) ενώ ανάλογη συμπεριφορά παρατηρήθηκε και από άλλους ερευνητές για ελαιοσώματα που εκχυλίστηκαν από ηλιόσπορο όπου φαίνεται ότι υπάρχει μία ισχυρή αλληλεπίδραση της επιφάνειας τους με τις εξωγενείς πρωτεΐνες του υδατικού εκχυλίσματος, όπως στην περίπτωση της σόγιας (Nikiforidis et al., 13). Αντίθετα, προφανώς λόγω της διαφορετικής φύσης των εξωγενών πρωτεϊνών τους, οι Nikiforidis et al., (1) παρατήρησαν πως κατά την ανάκτηση της κρέμας με την προσθήκη σακχαρόζης από τα εκχυλίσματα των ελαιοσωμάτων του φύτρου του αραβοσίτου, οι εξωγενείς πρωτεΐνες απομακρύνονται σχεδόν ολοκληρωτικά από την επιφάνεια των ελαιοσωμάτων. Σε γενικές γραμμές, οι πρωτεΐνες του φουντουκιού και του σησαμόσπορου παρουσιάζουν αρκετές ομοιότητες μεταξύ τους αφού οι κυριώτερες από αυτές εμφανίζουν μικρά και μεσαία μοριακά βάρη. Αντίθετα, στην περίπτωση της σόγιας εμφανίζονται και αρκετές πρωτεΐνες με σχετικά μεγαλύτερα μοριακά βάρη οι οποίες παρατηρούνται και στην κρέμα που προέρχεται από τη σόγια αν και υπάρχουν ορισμένες 38

51 διαφοροποιήσεις ανάμεσα στο κλάσμα των ολικών πρωτεϊνών και αυτό των πρωτεϊνών της κρέμας προφανώς επειδή ορισμένες από αυτές απομακρύνονται κατά το στάδιο παραλαβής της κρέμας γεγονός που οδηγεί σε εμπλουτισμό του κλάσματος των πρωτεϊνών της κρέμας σε ενδογενείς πρωτεΐνες της επιφάνειας των ελαιοσωμάτων (βλέπε βέλη στα ηλεκτροφορήματα). Ανάλογη ήταν η εικόνα και στην περίπτωση των πρωτεϊνών των κρεμών που προέρχονται από τις άλλες δύο ελαιούχες πρώτες ύλες. Η θερμική επεξεργασία των εκχυλισμάτων των ελαιοσωμάτων δεν φαίνεται να επηρέασε τη γενική εικόνα των πρωτεϊνών των κρεμών, όπως προκύπτει από την παρατήρηση των ηλεκροφορημάτων των πρωτεϊνών τους (Σχήμα.) αν και φαίνεται ότι ενισχύθηκε μετά τη θέρμανση η παρουσία ορισμένων εξωγενών πρωτεϊνών σε όλες τις κρέμες. Πιο συγκεκριμένα, η σύγκριση των πρωτεϊνών των κρεμών που παραλαμβάνονται από τα μη θερμικά επεξεργασμένα εκχυλίσματα ελαιοσωμάτων και από αυτά που έχουν θερμανθεί στους 95 ο C, δείχνει ότι η αναλογία των εξωγενών πρωτεϊνών που έχουν συνεκχυλιστεί με τα ελαιοσώματα αυξάνεται στην περίπτωση που έχει προηγηθεί θέρμανση. Όπως φαίνεται και από το ηλεκτροφόρημα οι ζώνες των πρωτεϊνών με μοριακή βάρη πάνω από kda γίνονται πιο έντονες. Και σε αυτή την περίπτωση οι κρέμες φουντουκιού και σησαμόσπορου παρουσιάζουν αρκετές ομοιότητες, με κάποια αύξηση του ποσοστού των εξωγενών πρωτεϊνών, ενώ η κρέμα σόγιας παρουσιάζει εμφανώς μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε εξωγενείς πρωτεΐνες και συγκεκριμένα εμφανίζονται πρωτεΐνες με μεγαλύτερα μοριακά βάρη κυρίως στην περιοχή των 95 kda. Τα αποτελέσματα αυτά συμφωνούν με τα αποτελέσματα της σύστασης των παρασκευασμάτων κρέμας του Πίνακα.1 σύμφωνα με τα οποία η θέρμανση οδηγεί σε αύξηση του λόγου πρωτεΐνης/λίπους. 39

52 kda 97 9 Στερελαιοσίνη Καλαιοσίνη 17 1 Ελαιοσίνη Σχήμα.1. SDS-PAGE ηλεκτροφορήματα των πρωτεϊνών των πρώτων υλών και των αντίστοιχων παρασκευασμάτων κρέμας που παραλαμβάνονται από την πρώτη ύλη με υδατική εκχύλιση. Πρότυπο μίγμα πρωτεϊνών (διαδρομή 1), καρπός φουντουκιού (διαδρομή ), κρέμα φουντουκιού (διαδρομή 3), σπόρος σησαμιού (διαδρομή ), κρέμα σησαμιού (διαδρομή 5), καρπός σόγιας (διαδρομή ), κρέμα σόγιας (διαδρομή 7).

53 kda 97 9 Στερελαιοσίνη Καλαιοσίνη 17 1 Ελαιοσίνη Σχήμα.. SDS-PAGE ηλεκτροφορήματα πρωτεϊνών που περιέχονται στις κρέμες οι οποίες ανακτήθηκαν από τις πρώτες ύλες χωρίς και μετά από θερμική επεξεργασία. Πρότυπο μίγμα πρωτεϊνών (διαδρομή 1), κρέμα φουντουκιού χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία (διαδρομή ), κρέμα φουντουκιού μετά από θερμική επεξεργασία (διαδρομή 3), κρέμα σησαμόσπορου χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία (διαδρομή ), κρέμα σησαμόσπορου μετά από θερμική επεξεργασία (διαδρομή 5), κρέμα σόγιας χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία (διαδρομή ), κρέμα σόγιας μετά από θερμική επεξεργασία (διαδρομή 7)... Μέγεθος των σταγονιδίων/σωματιδίων των γαλακτωμάτων Στο Σχήμα.3 παρουσιάζονται οι κατανομές του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων των νωπών γαλακτωμάτων των ελαιοσωμάτων φουντουκιού 1

54 που παρασκευάστηκαν με αραίωση της κρέμας η οποία προέκυψε χωρίς (Σχήμα.α,β) ή μετά από προηγούμενη θερμική επεξεργασία του εκχυλίσματος (Σχήμα.γ,δ). Όπως παρατηρείται, το γαλάκτωμα που έχει προκύψει χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του εκχυλίσματος κυριαρχείται από μεμονωμένα σταγονίδια ελαίου ενώ φαίνεται ότι υπάρχουν και κάποια συσσωματώματα μεταξύ των σωματιδίων καθώς όταν γίνεται επεξεργασία με SDS και MeSH αυτά εξαφανίζονται και η τιμή του μέσου όγκου (d.3 ) (volume-weighted mean diameter) μειώνεται. Η τιμή d.3 είναι πιο ευαίσθητη στην παρουσία μεγάλων σταγονιδίων, ενώ η τιμή της μέσης διαμέτρου d 3. (surface-weighted mean diameter) στην παρουσία μικρών σωματιδίων και όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ των δύο τιμών τόσο εντονότερη είναι η παρουσία μεγάλου μεγέθους συσσωματωμάτων στο γαλάκτωμα (Palazolo et al., 11, Bernat et al., 1). Όταν έχει προηγηθεί θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος, το γαλάκτωμα που παρασκευάζεται με αραίωση της κρέμας περιέχει ακόμα μεγαλύτερο αριθμό συσσωματωμάτων και μάλιστα μεγάλου μεγέθους. Τα συσσωματώματα αυτά διασπώνται σε κάποιο βαθμό μετά την επεξεργασία με SDS και MeSH, αλλά δεν μειώνονται τόσο ώστε το τελικό μέγεθός τους να προσεγγίσει τις τιμές που εμφανίζει το γαλάκτωμα που έχει προκύψει χωρίς θερμική επεξεργασία. Είναι επίσης πολύ πιθανό η θέρμανση του αρχικού εκχυλίσματος να έχει οδηγήσει εκτός από τη συσσωμάτωση των ελαιοσωμάτων και σε συγχώνευση ορισμένων από αυτά η οποία είναι μη αναστρέψιμη. Αυτό επιβεβαιώνεται και από τις φωτογραφίες του μικροσκοπίου (Σχήμα.), όπου το νωπό γαλάκτωμα που προέκυψε μετά από θερμική επεξεργασία του μητρικού εκχυλίσματος εμφανίζει ορισμένα μεγαλύτερου μεγέθους σταγονίδια αλλά και συσσωματώματα. Η έντονη συσσωμάτωση των ελαιοσωμάτων, που προκύπτει μετά την θέρμανση του αρχικού εκχυλίσματος, είναι πιθανό να οφείλεται στη μετουσίωση των εξωγενών πρωτεϊνών που βρίσκονται στο μητρικό εκχύλισμα με αποτέλεσμα να μεταβάλλεται η διαλυτότητά τους η οποία όπως αναφέρθηκε παραπάνω είναι ούτως ή άλλως περιορισμένη. Η δημιουργία, μάλιστα, συσσωματωμάτων πρωτεϊνών στη συνεχή φάση του γαλακτώματος είναι δυνατό να οδηγήσει και σε συσσωμάτωση των σταγονιδίων λόγω «γεφύρωσης» (McClements, 5) η οποία είναι δύσκολο να αντιστραφεί πλήρως κατά την κατεργασία με SDS και MeSH.

55 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % α 5 d.3 =5.8 d 3. =.3 β d.3 =.1 5 d 3. = γ d.3 =3. 5 d 3. =. -1 δ 5 d.3 =13. d 3. = Σχήμα.3. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (1 ημέρας) γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από φουντούκι που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος (α,β) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (γ,δ). Η μέτρηση του μεγέθους έγινε χωρίς (α,γ) ή μετά από επεξεργασία των δειγμάτων με SDS και MeSH (β,δ). α β Σχήμα.. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο για τα νωπά (1 ημέρας) γαλακτώματα ελαιοσωμάτων φουντουκιού που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος (α) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (β). 3

56 Στην περίπτωση των γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα του σησαμόσπορου παρατηρήθηκε μία εντελώς διαφορετική εικόνα, όσον αφορά τη συμπεριφορά των ελαιοσωμάτων τους, σε σχέση με αυτήν των γαλακτωμάτων του φουντουκιού. Πιο συγκεκριμένα, όπως προκύπτει από τα δεδομένα του Σχήματος.5, η μεγάλη διαφορά ανάμεσα στις τιμές d.3 και d 3. ακόμα και στην περίπτωση του γαλακτώματος που έχει προκύψει χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος υποδηλώνει έντονη συσσωμάτωση των ελαιοσωμάτων. Η επεξεργασία του γαλακτώματος με SDS και MeSH δεν προκάλεσε πλήρη διάσπαση όλων των συσσωματωμάτων του προφανώς επειδή τα φαινόμενα της «γεφύρωσης» των ελαιοσωμάτων μέσω των συσσωματωμάτων των πρωτεϊνών ήταν πολύ έντονα. Σε αυτό είναι πολύ πιθανό να συνέβαλε και το μεγαλύτερο αρχικό μέγεθος των μεμονωμένων ελαιοσωμάτων του σησαμόσπορου (Σχήμα.) σε σχέση με αυτό των ελαιοσωμάτων του φουντουκιού αφού οι ελκτικές δυνάμεις van der Waals που οδηγούν σε συσσωμάτωση των σταγονιδίων ενός γαλακτώματος αναμένεται να είναι ισχυρότερες (McClements, 5). Μία άλλη αιτία της εντονότερης συσσωμάτωσης των ελαιοσωμάτων του γαλακτώματος σησαμόσπορου μπορεί να αναζητηθεί στη μεγαλύτερη συγκέντρωση των εξωγενών πρωτεϊνών της αρχικής κρέμας του σησαμόσπορου σε σχέση με αυτήν του φουντουκιού (Πίνακας.1). Παρόμοια συμπεριφορά εμφάνισε και το γαλάκτωμα των ελαιοσωμάτων του σησαμόσπορου που προέκυψε μετά από θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος αν και στην περίπτωση αυτή τα συσσωματώματα είναι ελαφρώς περισσότερα, όπως φαίνεται και από τις καμπύλες κατανομής, όπου το ύψος της κορυφής στα 1 μm είναι μεγαλύτερο στην περίπτωση του γαλακτώματος μετά τη θερμική επεξεργασία σε σχέση με το αντίστοιχο χωρίς θερμική επεξεργασία. Αυτό επιβεβαιώθηκε και με βάση τη σύγκριση των αντίστοιχων φωτογραφιών στο μικροσκόπιο οι οποίες δείχνουν την εμφάνιση έντονων φαινομένων συγχώνευσης αρκετών ήδη έντονα συσσωματωμένων ελαιοσωμάτων ως αποτέλεσμα της έντονης θέρμανσης του εκχυλίσματος που προηγήθηκε (Σχήμα.).

57 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % 7 α d.3 = d 3. =.5 7 β d.3 = d 3. = γ d.3 = d 3. = δ d.3 = d 3. = Σχήμα.5. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (1 ημέρας) γαλακτωμάτων ελαιοσωμάτων σησαμόσπορου που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του εκχυλίσματος (α,β) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (γ,δ). Η μέτρηση του μεγέθους έγινε χωρίς (α,γ) ή μετά από επεξεργασία των δειγμάτων με SDS και MeSH (β,δ). α β Σχήμα.. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο για τα νωπά (1 ημέρας) γαλακτώματα ελαιοσωμάτων σησαμόσπορου που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος (α) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (β). 5

58 Η εικόνα των γαλακτωμάτων των ελαιοσωμάτων σόγιας ήταν τελείως διαφορετική σε σχέση με αυτά που προέρχονται από τις άλλες δύο πρώτες ύλες. Στην περίπτωση αυτή, όπως προκύπτει από τα Σχήματα.7 και.8, δεν παρατηρήθηκαν συσσωματώματα ελαιοσωμάτων στα γαλακτώματα τόσο χωρίς όσο και μετά από προηγούμενη θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος. Αυτό όπως ειπώθηκε παραπάνω θα πρέπει να οφείλεται στη διαφορετική σύσταση του καρπού. Ο καρπός της σόγιας εμφανίζει μεγαλύτερη συγκέντρωση πρωτεϊνών σε σχέση με το φουντούκι και το σησαμόσπορο και μάλιστα υδατοδιαλυτών και όχι αλατοδιαλυτών πρωτεϊνών όπως είναι αυτές που αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό των πρωτεϊνών των άλλων δύο πρώτων υλών. Οι υδατοδιαλυτές αυτές εξωγενείς πρωτεΐνες στο στάδιο της εκχύλισης συνεκχυλίζονται με τα ελαιοσώματα και στη συνέχεια αλληλεπιδρούν με την επιφάνειά τους και δημιουργούν ένα δεύτερο στρώμα στην επιφανειακή μεμβράνη που οδηγεί σε μείωση των ηλεκτροστατικών και ελκτικών δυνάμεων μεταξύ των σωματιδίων και έτσι τα ελαιοσώματα προστατεύονται από τη συσσωμάτωση. Ακόμη η μη εμφάνιση συσσωμάτωσης στην περίπτωση των γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα σόγιας θα πρέπει να αποδοθεί και στο μέγεθος των ελαιοσωμάτων τους. Συγκριτικά με τα γαλακτώματα φουντουκιού και σησαμόσπορου, αυτά της σόγιας έχουν μικρότερο μέγεθος σωματιδίων αλλά και μεγαλύτερο αριθμό σωματιδίων με μικρό μέγεθος. Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος σωματιδίων ενός γαλακτώματος, τόσο πιο σταθερό είναι αυτό έναντι της συσσωμάτωσης και της συγχώνευσης καθώς οι δυνάμεις van der Waals μεταξύ των σωματιδίων είναι πολύ ασθενείς και τα σταγονίδια προστατεύονται έναντι της συσσωμάτωσης και της συγχώνευσης λόγω της μεγαλύτερης θερμικής κινητικής ενέργειάς τους (McClements, 5).

59 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % 1 α d 1.3 = d 3. = β d 1.3 =. 1 8 d 3. = γ d 1.3 = d 3. = δ d.3 = d 3. = Μέγεθος σωματισίων (μm) Σχήμα.7. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (1 ημέρας) γαλακτωμάτων ελαιοσωμάτων σόγιας που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του μητρικού εκχυλίσματος (α,β) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (γ,δ). Η μέτρηση του μεγέθους έγινε χωρίς (α,γ) ή μετά από επεξεργασία των δειγμάτων με SDS και MeSH (β,δ). α β Σχήμα.8. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο για τα νωπά (1 ημέρας) γαλακτώματα των ελαιοσωμάτων σόγιας που παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του μητρικού εκχυλίσματος (α) ή μετά από θερμική επεξεργασία στους 95 o C (β). 7

60 .3. Επειφανειακό ζ-δυναμικό των σταγονιδίων Στο Σχήμα.9.α δίνονται οι αλλαγές του επιφανειακού φορτίου των ελαιοσωμάτων με το ph, εκφρασμένου ως ζ-δυναμικό, για τα γαλακτώματα που προήλθαν από τις τρεις πρώτες ύλες χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του μητρικού εκχυλίσματος. Όπως φαίνεται, στην περίπτωση του γαλακτώματος που προήλθε από τη σόγια η επιφάνεια των ελαιοσωμάτων αποκτά μηδενικό φορτίο σε τιμή ph περίπου, ενώ στην περίπτωση των άλλων δύο γαλακτωμάτων το μηδενικό φορτίο επιτυγχάνεται σε χαμηλότερες τιμές ph, περίπου κοντά στο 3,5. Αποτελέσματα παλαιότερων μελετών έχουν δείξει πως το ισοηλεκτρικό σημείο των ελαιοσωμάτων της σόγιας είναι κοντά στο ph 5 (Chen et al., 1) ενώ, αντίθετα, σε μελέτη των Wu et al., 1, παρατηρήθηκε μηδενικό φορτίο των ελαιοσωμάτων σε τιμή ph περίπου. Τόσο στις προηγούμενες μελέτες όσο και στην παρούσα παρατηρήθηκε η ύπαρξη εξωγενών πρωτεϊνών στο εκχύλισμα των ελαιοσωμάτων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η σύσταση των πρωτεϊνών στη μεμβράνη των ελαιοσωμάτων να ποικίλει ανά περίπτωση και έτσι να μεταβάλλεται αναλόγως και η τιμή του ph στην οποία το συνολικό φορτίο της επιφάνειας μηδενίζεται. Είναι επομένως πολύ πιθανό οι συνθήκες που επικρατούν κατά την ανάκτηση των ελαιοσωμάτων από τις αρχικές πρώτες ύλες να παίζουν ρόλο στην παρουσία των εξωγενών πρωτεϊνών. Οι διαφορετικές τιμές ζ-δυναμικού που παρατηρήθηκαν μεταξύ των ελαιοσωμάτων της σόγιας από τη μία μεριά και του φουντουκιού και του σησαμόσπορου από την άλλη οφείλονται πιθανώς στη διαφορετική σύσταση των εξωγενών πρωτεϊνών που βρίσκονται στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων. Στο Σχήμα.9.β παρουσιάζονται οι μεταβολές του ζ-δυναμικού ως προς το ph για τις κρέμες που προέκυψαν μετά τη θερμική επεξεργασία των μητρικών εκχυλισμάτων των ελαιοσωμάτων για τις τρεις πρώτες ύλες. Όπως φαίνεται η θερμική επεξεργασία των αρχικών γαλακτωμάτων δεν φαίνεται να επηρεάζει τις τιμές του μηδενικού ζ-δυναμικού και στις τρεις περιπτώσεις. Πιo συγκεκριμένα, τα ελαιοσώματα του φουντουκιού και του σησαμόσπορου φαίνεται να εμφανίζουν μηδενικό φορτίο σε παρόμοιες τιμές, ελαφρώς μικρότερες από το αντίστοιχο σημείο των ελαιοσωμάτων της σόγιας, το οποίο φαίνεται να μην επηρεάστηκε καθόλου από τη θερμική επεξεργασία. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει ότι η τιμή του ζ-δυναμικού που καθορίζεται από το φορτίο που φέρουν οι εξωγενείς 8

61 ζ-δυναμικό(mv) ζ-δυναμικό (mv) πρωτεΐνες που βρίσκονται στην εξωτερική επιφάνεια των ελαιοσωμάτων δεν μεταβάλλεται από την προσρόφηση και άλλων εξωγενών πρωτεινών από τη συνεχή φάση του γαλακτώματος ως αποτέλεσμα της μετουσίωσης που επέρχεται λόγω θέρμανσης. α ph β ph Σχήμα.9. Επίδραση της τιμής του ph στο ζ-δυναμικό της επιφάνειας των γαλακτωμάτων ελαιοσωμάτων από φουντούκι ( ), σησαμόσπορο ( ) και σόγια ( ) που 9

62 παρασκευάστηκαν χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία (α) ή μετά από θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος στους 95 o C (β)... Φυσικοχημική σταθερότητα των γαλακτωμάτων κατά την αποθήκευση..1. Σταθερότητα ως προς την συσσωμάτωση/συγχώνευση των σταγονιδίων Στο Σχήμα.1 παρουσιάζεται η κατανομή των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπού ή μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες γαλακτώματος που παρασκευάστηκε με βάση τα ελαιοσώματα φουντουκιού χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος, καθώς επίσης, και η επίδραση της προσθήκης καζεϊνικού νατρίου, Tween 8 ή ξανθάνης στη σταθερότητα του γαλακτώματος κατά την αποθήκευση. Σε γενικές γραμμές, η μεταβολή που παρατηρήθηκε κατά την αποθήκευση στην κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων του γαλακτώματος-μάρτυρα ήταν σχετικά περιορισμένη ενώ ήταν μηδενική στα γαλακτώματα που περιείχαν τα πρόσθετα. Στην περίπτωση, μάλιστα, του γαλακτώματος με Tween 8 παρατηρήθηκε και μία μικρή μετατόπιση της κατανομής προς τα αριστερά η οποία αποτελεί ένδειξη της διάσπασης των συσσωματωμάτων των ελαιοσωμάτων που ενδεχομένως υπήρχαν στο αρχικό γαλάκτωμα. Αυτό είναι πολύ πιθανό να οφείλεται στην ιδιότητα που έχει το Tween 8 να προσροφάται ανταγωνιστικά προς τις πρωτεΐνες που απαντούν στην επιφάνεια των σταγονιδίων, γενικότερα, αλλά και των ελαιοσωμάτων ειδικότερα (Nikiforidis et al., 11) και να απομακρύνει ένα μέρος από αυτές, κυρίως τις πρωτείνες που βρίσκονται στο εξωτερικό στρώμα της μεμβράνης, προστατεύοντάς τα με αυτόν τον τρόπο έναντι της συσσωμάτωσης. Μετά την επεξεργασία των δειγμάτων με SDS και MeSH οι κατανομές των νωπών γαλακτωμάτων και αυτών που αποθηκεύτηκαν για 15 ημέρες συνέπεσαν μεταξύ τους κάτι που οδηγεί στο συμπέρασμα ότι οι διαφορές που παρατηρήθηκαν στις κατανομές κατά την αποθήκευση οφείλονταν αποκλειστικά στην παρουσία συσσωματωμάτων τα οποία διασπάστηκαν μετά από κατεργασία με τα αντιδραστήρια (Σχήμα.1). Αντίθετα, από το ίδιο σχήμα προκύπτει ότι στην περίπτωση του γαλακτώματος-μάρτυρα που αποθηκεύτηκε για 15 ημέρες το ύψος της κορυφής της κατανομής στα μm δεν 5

63 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % μειώθηκε μετά την κατεργασία του γαλακτώματος. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει ότι στο συγκεκριμένο γαλάκτωμα επήλθε κατά την αποθήκευσή του κάποια περιορισμένη συγχώνευση των σταγονιδίων του. Σε γενικές γραμμές πάντως μπορεί να υποστηριχθεί ότι τα γαλακτώματα των ελαιοσωμάτων φουντουκιού ήταν αρκετά σταθερά τόσο έναντι της συσσωμάτωσης όσο και της συγχώνευσης κάτι που επίσης προκύπτει και από την παρατήρηση των φωτογραφιών του Σχήματος.11. Αυτό πιθανώς να οφείλεται στο μικρό σχετικά αρχικό μέγεθος των ελαιοσωμάτων του γαλακτώματος του φουντουκιού, όπου οι δυνάμεις van der Waals που οδηγούν σε συσσωμάτωση είναι ασθενείς (McClements, 5). α 5 β γ δ Σχήμα.1. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων των ελαιοσώματων φουντουκιού απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). 51

64 A d 3. =.3 α β γ δ d 3. =.7 d 3. =. d 3. =. d 3. =.8 Σχήμα.11. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από φουντούκι μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς πρόσθετα. 5

65 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % α β γ δ Σχήμα.1. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από φουντούκι απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε μετά από προηγούμενη κατεργασία του δείγματος με SDS και MeSH. Στην περίπτωση των γαλακτωμάτων που προέκυψαν με βάση τα ελαιοσώματα φουντουκιού τα οποία παρασκευάστηκαν μετά από προηγούμενη θερμική επεξεργασία του αρχικού εκχυλίσματος, ο σταθεροποιητικός ρόλος των προσθέτων ήταν περισσότερο εμφανής (Σχήμα.13). Πιο συγκεκριμένα, στην περίπτωση του μάρτυρα παρατηρήθηκε κατά την αποθήκευση μία αξιοσημείωτη μετατόπιση της κατανομής προς τα δεξιά, παρουσία του καζεϊνικού νατρίου και της ξανθάνης οι μεταβολές που παρατηρήθηκαν ήταν πολύ περιορισμένες ενώ αντιθέτως, παρουσία Tween 8 παρατηρήθηκε όπως και παραπάνω μία μετατόπιση της κατανομής προς τα αριστερά η οποία μπορεί και πάλι να αποδοθεί στην ικανότητα των μορίων του Tween 8 να προσροφώνται ανταγωνιστικά 53

66 προς τις πρωτεΐνες και να αντικαθιστούν ένα μέρος από αυτές στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων. Η σταθεροποιητική δράση των προσθέτων επιβεβαιώνεται και από την παρατήρηση των φωτογραφιών των γαλακτωμάτων του Σχήματος.1 όπου δίνονται και τα δεδομένα των αντίστοιχων τιμών του d 3.. Οι φωτογραφίες και τα δεδομένα της μέσης διαμέτρου αποδεικνύουν ότι το γαλάκτωμα-μάρτυρας ήταν αρκετά ασταθές κατά την αποθήκευση και εμφάνισε μετά από 15 ημέρες σταγονίδια μεγάλου μεγέθους αλλά και αρκετά συσσωματώματα ελαιοσωμάτων. Παρουσία του καζεϊνικού νατρίου και της ξανθάνης παρατηρήθηκε επίσης η παρουσία συσσωματωμάτων αλλά οι μεταβολές σε σχέση με τον μάρτυρα ήταν πολύ περιορισμένες. Τα μόρια του καζεϊνικού νατρίου έχουν μικρό σχετικά μοριακό βάρος (18 kd περίπου) ενώ η δομή τους είναι πολύ ευέλικτη λόγω της παρουσίας πολλών μονάδων προλίνης οι οποίες λόγω του όγκου τους παρεμποδίζουν την ανάπτυξη δευτεροταγών δομών κατά μήκος της αλυσίδας της πρωτεΐνης (Dickinson, 1999). Οι ιδιαιτερότητες της συγκεκριμένης πρωτεΐνης επιτρέπουν στο μόριο να προσροφάται εύκολα στην επιφάνεια των σταγονιδίων ενός γαλακτώματος λειτουργώντας ανταγωνιστικά έναντι πρωτεϊνών με μικρότερη ευελιξία, όπως οι πρωτεΐνες ορού γάλακτος (Hunt et al., 199, Ye, 8). Αν και προκαταρκτικά πειράματα ηλεκτροφόρησης που έγιναν στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας δεν έδειξαν κάποια τάση των μορίων της καζεΐνης να προσροφώνται στην επιφάνεια των ελαιοσωμάτων, σε αντίθεση με την επιφάνεια ελαιοσωμάτων από φύτρο αραβοσίτου όπου παρατηρήθηκε προσρόφησή τους (Matsakidou et al., 13), τα ελαιοσώματα στην παρούσα εργασία εμφανίστηκαν ότι είναι αισθητά σταθερότερα σε σχέση με τον μάρτυρα. Η προστατευτική δράση του καζεϊνικού νατρίου θα πρέπει να αναζητηθεί στην ικανότητα των μορίων του να παρεμποδίζουν την αλληλεπίδραση των σταγονιδίων του γαλακτώματος ενδεχομένως μέσω των αλληλεπιδράσεων τους με αυτά των εξωγενών πρωτεϊνών των ελαιούχων πρώτων υλών που μελετήθηκαν. Η προσθήκη στα γαλακτώματα ξανθάνης από την άλλη μεριά προκαλεί μία αύξηση του ιξώδους της συνεχούς φάσης των γαλακτωμάτων με αποτέλεσμα να μειώνεται η κινητικότητα των σταγονιδίων τους και η προσέγγισή τους να καθίσταται δυσχερής κάτι που συμβάλει στην σταθερότητά τους έναντι της συγχώνευσης (Qiu et al., 15). Εναλλακτικά, η αλληλεπίδρασή των μορίων της ξανθάνης με τα μόρια των πρωτεϊνών μέσω ηλεκτροστατικών δυνάμεων που απαντούν στην επιφάνεια των σταγονιδίων είναι μία 5

67 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % πιθανότητα που δεν μπορεί να αποκλειστεί ακόμα και αν στο ουδέτερο ph που επικρατεί στο γαλάκτωμα φέρουν και τα δύο αρνητικό φορτίο. Σύμφωνα με τα συμπεράσματα ορισμένων εργασιών (Benichou et al., 7) η αλληλεπίδραση αυτή είναι δυνατή αφού τα μόρια του πολυσακχαρίτη αλληλεπιδρούν με τμήματα πρωτεϊνών, όπως για παράδειγμα το υπερσυμπύκνωμα ορού γάλακτος, που φέρουν θετικό φορτίο ακόμα και αν το συνολικό μικτό φορτίο των πρωτεϊνικών μορίων είναι αρνητικό. Όταν πραγματοποιήθηκε επεξεργασία με SDS και MeSH (Σχήμα.15) η τάση των γαλακτωμάτων ήταν η ίδια, απλά παρατηρήθηκε μείωση του μεγέθους των σωματιδίων προφανώς γιατί διασπάστηκαν κάποια συσσωματώματα, αλλά πάλι οι τιμές δεν έγιναν παρόμοιες με τις αντίστοιχες των γαλακτωμάτων χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία πιθανώς γιατί υπήρξε συγχώνευση η οποία είναι μη αντιστρέψιμη. α γ δ β Μέγεθος σωματίδιων (μm) Σχήμα.13. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με 55

68 βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από φουντούκι, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). A d 3. =. α β γ δ d 3. =11.89 d 3. =.7 d 3. =.9 d 3. =.8 Σχήμα.1. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων που παρασκευάζονται με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από φουντούκι μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς πρόσθετα. 5

69 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % α 5 β γ δ Σχήμα.15. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από φουντούκι, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε μετά από προηγούμενη κατεργασία του δείγματος με SDS και MeSH. Στην περίπτωση του γαλακτώματος-μάρτυρα που παρασκευάστηκε με βάση τα ελαιοσώματα του σησαμόσπορου που δεν υποβλήθηκαν σε θερμική επεξεργασία παρατηρήθηκε κατά την αποθήκευση μία σαφής μετατόπιση της κατανομής του μεγέθους των σωματιδίων προς τα δεξιά (Σχήμα.1). Η μεταβολή αυτή δεν αντιστράφηκε μετά από κατεργασία πριν τη μέτρηση του δείγματος με SDS και MeSH (Σχήμα.18) κάτι που υποδηλώνει ότι οι μεταβολές ήταν μόνιμες και είναι πολύ πιθανό 57

70 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % να οφειλόταν σε συγχώνευση των σταγονιδίων του γαλακτώματος. Η προσθήκη των προσθέτων στο γαλάκτωμα περιόρισε τις μεταβολές αυτές κάτι που επιβεβαιώνει τον προστατευτικό ρόλο των προσθέτων έναντι της συγχώνευσης. Αυτό φαίνεται και στις αντίστοιχες φωτογραφίες των γαλακτωμάτων (Σχήμα.17), όπου εμφανώς στην περίπτωση απουσίας των προσθέτων η εμφάνιση μεγαλύτερων σταγονιδίων ήταν εντονότερη. Μετά την επεξεργασία με SDS και MeSH παρατηρήθηκε γενικά μείωση του μεγέθους των σωματιδίων, λόγω διάσπασης συσσωματωμάτων, τόσο για την ημέρα 1 όσο και για την ημέρα 15 αλλά η τάση αύξησης του μεγέθους κατά την αποθήκευση παρέμεινε (Σχήμα.18). Γενικά, σε αυτή την περίπτωση φαίνεται η δράση της ξανθάνης να είναι η πιο αποτελεσματική έναντι της συσσωμάτωσης. α γ β δ Σχήμα.1. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με 58

71 βάση τα ελαιοσώματα από σησαμόσπορο απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). A d 3. =.5 α β γ δ d 3. =.9 d 3. =.58 d 3. =.55 d 3. =.8 Σχήμα.17. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από σησαμόσπορο μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς πρόσθετα. 59

72 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % α 5 β γ δ Σχήμα.18. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα απόσησαμόσπορο απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε μετά από προηγούμενη κατεργασία του δείγματος με SDS και MeSH. Στο Σχήμα.19 δίνεται η μεταβολή του μεγέθους των σωματιδίων για τα γαλακτώματα που παρασκευάστηκαν με βάση τα ελαιοσώματα σησαμόσπορου μετά από θερμική επεξεργασία. Όπως φαίνεται, απουσία προσθέτων η αύξηση του μεγέθους των ελαισωμάτων κατά την αποθήκευση ήταν πολύ μεγάλη, ενώ παρουσία Tween 8 ήταν η μικρότερη. Αυτό επαληθεύεται και από τις τιμές d 3. που δίνονται στο Σχήμα., όπου η διαφορά μεταξύ των τιμών απουσία και παρουσία προσθέτων ήταν πολύ εμφανής. Μετά από κατεργασία των δειγμάτων πριν τη μέτρηση με SDS και MeSH (Σχήμα.1) τόσο παρουσία Tween 8 όσο και ξανθάνης οι καμπύλες της κατανομής του μεγέθους

73 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % για την ημέρα 15 συνέπεσαν με αυτές για την ημέρα 1, υποδηλώνοντας ότι οι περιορισμένες μεταβολές που παρατηρήθηκαν στα δύο αυτά γαλακτώματα κατά την αποθήκευση οφειλόταν κυρίως σε συσσωματώματα σταγονιδίων τα οποία και διασπάστηκαν. Αντίθετα απουσία προσθέτων ή σε κάποιο βαθμό παρουσία καζεϊνικού νατρίου είναι πολύ πιθανό να υπήρξε συγχώνευση. α γ β δ Σχήμα.19. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από σησαμόσπορο, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). 1

74 A d 3. =.71 α β γ δ d 3. =55.3 d 3. =.87 d 3. =.5 d 3. =.9 Σχήμα.. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων που παρασκευάζονται με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από σησαμόσπορο μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς πρόσθετα.

75 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % α 5 β 5 γ δ Σχήμα.1. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από σησαμόσπορο, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε μετά από προηγούμενη κατεργασία του δείγματος με SDS και MeSH. Στην περίπτωση των γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα της σόγιας που δεν είχαν υποστεί θερμική επεξεργασία παρατηρήθηκε μία μεγάλη αύξηση του μεγέθους των σωματιδίων με την πάροδο του χρόνου σε όλες τις περιπτώσεις, όπως φαίνεται από τις καμπύλες κατανομής του μεγέθους αλλά και από τις φωτογραφίες στο μικροσκόπιο και τις τιμές d 3. (Σχήμα. και.3). Στην περίπτωση του γαλακτώματος με Tween 8 η μετατόπιση της κατανομής προς τα δεξιά ήταν η μικρότερη σε σχέση με τα άλλα δύο πρόσθετα γεγονός που επιβεβαιώνει τη μεγαλύτερη σταθεροποιητική δράση του 3

76 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % συγκεκριμένου γαλακτωματοποιητή. Η μετατόπιση της κατανομής σε όλα τα γαλακτώματα, οφειλόταν αποκλειστικά σε απλή συσσωμάτωση των σταγονιδίων καθώς μετά την επεξεργασία με SDS και MeSH παρατηρήθηκε μία μεγάλη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων και οι καμπύλες της κατανομής πριν και μετά την αποθήκευση σχεδόν συνέπεσαν (Σχήμα.). α γ β δ Σχήμα.. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από σόγια, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ).

77 Όγκος % Όγκος % Όγκος % Όγκος % Α d 3. =.1 α β γ δ d 3. =1.15 d 3. =19. d 3. =. d 3. =33.7 Σχήμα.3. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων με βάση τα ελαιοσώματα από σόγια μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς πρόσθετα α 1 1 β γ δ Σχήμα.. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με 5

78 βάση τα ελαιοσώματα από σόγια, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). Η μέτρηση πραγματοποιήθηκε μετά από προηγούμενη κατεργασία του δείγματος με SDS και MeSH. Στο Σχήμα.5 δίνονται οι καμπύλες κατανομής του μεγέθους σωματιδίων για τα γαλακτώματα με βάση τα ελαιοσώματα σόγιας που υπέστησαν θερμική επεξεργασία. Όπως φαίνεται, κατά την αποθήκευση δεν σημειώθηκε καμία αύξηση του μεγέθους των σωματιδίων ανεξάρτητα από την παρουσία ή την απουσία κάποιου από τα πρόσθετα που χρησιμοποιήθηκαν. Αυτό επαληθεύεται και από τις φωτογραφίες μικροσκοπίου όπου είναι ξεκάθαρο πως τα σωματίδια δεν συσσωματώθηκαν αλλά διατήρησαν το αρχικό μικρό τους μέγεθος (Σχήμα.). Σύμφωνα με τους Chen et al., (1), η φυσικοχημική σταθερότητα των ελαιοσωμάτων σόγιας μπορεί να αυξηθεί με θέρμανση του αρχικού μητρικού γαλακτώματος στους 9 o C για 3 min, καθώς απενεργοποιούνται ένζυμα όπως οι λιπάσες και οι λιποξυγενάσες. Η δράση των συγκεκριμένων ενζύμων μπορεί να οδηγήσει σε τροποποίηση της σύστασης και της δομής της επιφανειακής μεμβράνης των ελαιοσωμάτων και κατ επέκταση σε συσσωμάτωσή τους κάτι που ενδεχομένως έλαβε χώρα στα μη θερμικά επεξεργασμένα εκχυλίσματα των ελαιοσωμάτων της σόγιας η οποία παρεμποδίστηκε μετά τη θερμική επεξεργασία στην οποία υποβλήθηκαν.

79 Όγκος % 'Ογκος % Όγκος % Όγκος % α γ β δ Σχήμα.5. Κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων νωπών (γεμάτα σύμβολα) και μετά από αποθήκευση για 15 ημέρες (κενά σύμβολα) γαλακτωμάτων με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από σόγια, απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). A d 3. =.35 α β γ δ d 3. =.38 d 3. =. d 3. =. d 3. =. Σχήμα.. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο γαλακτωμάτων που παρασκευάζονται με βάση θερμικά επεξεργασμένα στους 95 ο C ελαιοσώματα από σόγια, μετά από 7

80 αποθήκευση για 15 ημέρες απουσία (α) ή παρουσία καζεϊνικού νατρίου (β), Tween 8 (γ) ή ξανθάνης (δ). (Α): Νωπό γαλάκτωμα (1 ημέρας) χωρίς πρόσθετα.... Σταθερότητα ως προς την αποκορύφωση Στο Σχήμα.7 παρουσιάζεται η συμπεριφορά ως προς την αποκορύφωση κατά την αποθήκευση για 5 ημέρες των γαλακτωμάτων που παρασκευάστηκαν με βάση τα ελαιοσώματα φουντουκιού χωρίς προηγούμενη ή μετά από θερμική επεξεργασία των αρχικών εκχυλισμάτων. Στα μη θερμικά επεξεργασμένα γαλακτώματα τόσο ο μάρτυρας όσο και τα γαλακτώματα που περιείχαν καζεϊνικό νάτριο ή Tween 8 εμφάνισαν μία στοιβάδα κρέμας από την πρώτη ακόμα μέρα της αποθήκευσης. Η μεταβολή αυτή ήταν ακόμη πιο εμφανής μετά από αποθήκευση για 5 ημέρες ενώ δεν παρατηρήθηκε στην περίπτωση του γαλακτώματος που περιείχε ξανθάνη. Παρόμοια ήταν και η συμπεριφορά κατά την πρώτη ημέρα της αποθήκευσης και των θερμικά επεξεργασμένων γαλακτωμάτων. Μετά από πέντε ημέρες αποθήκευσης των θερμικά επεξεργασμένων γαλακτωμάτων όλα τα γαλακτώματα εμφάνισαν διαχωρισμό φάσεων. Στα τρία πρώτα μη σταθερά γαλακτώματα οι μεταβολές ήταν ακόμα περισσότερο εμφανείς υποδηλώνοντας ότι η θερμική επεξεργασία των εκχυλισμάτων επέτεινε τα φαινόμενα του διαχωρισμού φάσεων κατά την αποθήκευση. Στην περίπτωση του γαλακτώματος που περιείχε ξανθάνη ο διαχωρισμός φάσεων ήταν πιο περιορισμένος αν και εμφανής. Με δεδομένο ότι τα γαλακτώματα ήταν αρκετά αραιά (5%) και το μέγεθος (d.3 ) των σωματιδίων τους σχετικά μεγάλο (Σχήμα.3), και μεγάλωσε ακόμα περισσότερο με τη θερμική επεξεργασία που προηγήθηκε, η αστάθειά τους ακόμα και μετά την προσθήκη του καζεϊνικού νατρίου ή του Tween 8 ήταν σε κάποιο βαθμό αναμενόμενη. Η αστάθεια αυτή οφείλεται προφανώς στην τάση των συσσωματωμάτων των σταγονιδίων να μετακινούνται προς την επιφάνεια με μία ταχύτητα που σύμφωνα με το νόμο του Stokes είναι ανάλογη του μεγέθους τους (McClements, 5). Αντίθετα, στην περίπτωση των γαλακτωμάτων με ξανθάνη η κίνηση των συσσωματωμάτων περιορίστηκε λόγω του αυξημένου ιξώδους της συνεχούς φάσης που οδήγησε σε μείωση της ταχύτητας ανόδου των σταγονιδίων. Επιπροσθέτως η πιθανή αλληλεπίδραση των μορίων της ξανθάνης με την επιφάνεια των συσσωματωμάτων μπορεί να δημιουργεί, σύμφωνα με τους 8

81 Nikiforidis et al., (1), ένα δίκτυο πολυσακχαρίτη-ελαιοσωμάτων που επίσης μπορεί να συμβάλει στην ενίσχυση της σταθερότητας των γαλακτωμάτων. Προηγούμενες μελέτες (Iwanaga, et al., 8 Wu, et al., 1) έδειξαν ότι ελαιοσώματα που προήλθαν από σόγια σταθεροποιήθηκαν με την προσθήκη πηκτίνης και καραγενάνης λόγω ενίσχυσης των στερεοχημικών απωστικών δυνάμεων εξαιτίας των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των πολυσακχαριτών και των πρωτεϊνών της επιφάνειας των ελαιοσωμάτων. Αυτή η θεωρία πολύ πιθανό να επαληθεύεται και στην περίπτωση της παρούσας εργασίας. Παρόμοια συμπεριφορά με τα γαλακτώματα του φουντουκιού εμφάνισαν και τα γαλακτώματα με βάση τα ελαιοσώματα του σησαμόσπορου (Σχήμα.8). Λόγω μάλιστα του μεγαλύτερου μεγέθους των σωματιδίων/σταγονιδίων τους (Σχήμα.5) τα φαινόμενα αποκορύφωσης ήταν πιο έντονα, ακόμα και κατά την πρώτη ημέρα της αποθήκευσης. Αντίθετα, τα γαλακτώματα που παρασκευάστηκαν με βάση τα ελαιοσώματα σόγιας που δεν υποβλήθηκαν σε θερμική επεξεργασία εμφάνισαν πολύ καλή σταθερότητα μετά από αποθήκευση για 1 ημέρα ενώ και μετά από 5 ημέρες αποθήκευσης η εικόνα τόσο του γαλάκτωματος-μάρτυρα όσο και αυτών που περιείχαν καζεϊνικό νάτριο ή Tween 8 ήταν πολύ καλύτερη σε σχέση με τα αντίστοιχα γαλακτώματα ελαιοσωμάτων από φουντούκι ή σησαμόσπορο. Επιπλέον, η προσθήκη ξανθάνης οδήγησε σε πλήρη σταθεροποίηση των γαλακτωμάτων ελαιοσωμάτων σόγιας (Σχήμα.9). Στην περίπτωση που είχε προηγηθεί θερμική επεξεργασία των μητρικών εκχυλισμάτων, και σε αντίθεση με τα γαλακτώματα των ελαιοσωμάτων φουντουκιού και σησαμόσπορου, τα γαλακτώματα των ελαιοσωμάτων που περιείχαν κάποιο από τα πρόσθετα παρέμειναν πλήρως σταθερά με το χρόνο αποθήκευσης. Η διαφορετική αυτή συμπεριφορά ως προς την αποκορύφωση των γαλακτωμάτων της σόγιας σε σχέση με αυτά του φουντουκιού και του σησαμόσπορου θα πρέπει να αποδοθεί στο πολύ μικρότερο μέγεθος των ελαιοσωμάτων της σόγιας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα μικρά αυτά σταγονίδια και τα συσσωματώματά τους να αποκορυφώνονται με πολύ πιο αργό ρυθμό ειδικά στην περίπτωση που τα γαλακτώματα πααρασκευάζονται με θερμικά επεξεργασμένα ελαιοσώματα. Από τα αποτελέσματα προκύπτει πάντως ότι η σταθερότητα των γαλακτωμάτων αυτών ως προς την αποκορύφωση βελτιώθηκε με την προσθήκη τόσο ξανθάνης όσο και καζεϊνικού νατρίου ή Tween 8 σε αντίθεση με τα γαλακτώματα των ελαιοσωμάτων του 9

82 φουντουκιού και του σησαμόσπορου όπου μόνο η ξανθάνη επηρέασε θετικά την σταθερότητά τους. Ημέρα 1 Ημέρα 5 Γαλακτώματα φουντουκιού χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία Γαλακτώματα φουντουκιού μετά από θερμική επεξεργασία Σχήμα.7. Σταθερότητα έναντι της αποκορύφωσης των γαλακτωμάτων των ελαιοσωμάτων φουντουκιού μετά από αποθήκευσή τους για 1 και 5 ημέρες. Περιέκτης 1: γαλάκτωμα-μάρτυρας, περιέκτης : παρουσία καζεϊνικού νατρίου, περιέκτης 3: παρουσία Tween 8, περιέκτης : παρουσία ξανθάνης. 7

83 Ημέρα 1 Ημέρα 5 Γαλακτώματα σησαμόσπορου χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία Γαλακτώματα σησαμόσπορου μετά από θερμική επεξεργασία Σχήμα.8. Σταθερότητα έναντι της αποκορύφωσης των γαλακτωμάτων των ελαιοσωμάτων σησαμόσπορου μετά από αποθήκευσή τους για 1 και 5 ημέρες. Περιέκτης 1: γαλάκτωμα-μάρτυρας, περιέκτης : παρουσία καζεϊνικού νατρίου, περιέκτης 3: παρουσία Tween 8, περιέκτης : παρουσία ξανθάνης. 71

84 Ημέρα 1 Ημέρα 5 Γαλακτώματα σόγιας χωρίς προηγούμενη θερμική επεξεργασία Γαλακτώματα σόγιας μετά από θερμική επεξεργασία Σχήμα.9. Σταθερότητα έναντι της αποκορύφωσης των γαλακτωμάτων των ελαιοσωμάτων σόγιας μετά από αποθήκευσή τους για 1 και 5 ημέρες. Περιέκτης 1: γαλάκτωμα-μάρτυρας, περιέκτης : παρουσία καζεϊνικού νατρίου, περιέκτης 3: παρουσία Tween 8, περιέκτης : παρουσία ξανθάνης. 7