ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΥΔΟΞΙΑΣ Μ. ΠΑΠΑΛΑΜΠΡΟΥ ΧΗΜΙΚΟΥ ΚΑΤΟΧΟΥ Μ.Δ.Ε. ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΜΕ ΕΜΦΑΣΗ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΠΑΡΑΛΑΒΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΩΝ ΥΠΕΡΣΥΜΠΥΚΝΩΜΑΤΩΝ ΡΕΒΙΘΙΟΥ (Cicer arietinum L.) ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2009

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΥΔΟΞΙΑΣ Μ. ΠΑΠΑΛΑΜΠΡΟΥ ΧΗΜΙΚΟΥ ΠΑΡΑΛΑΒΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΩΝ ΥΠΕΡΣΥΜΠΥΚΝΩΜΑΤΩΝ ΡΕΒΙΘΙΟΥ (Cicer arietinum L.) ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ που εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων του Τομέα Χημικής Τεχνολογίας και Βιομηχανικής Χημείας του Τμήματος Χημείας Ημερομηνία προφορικής εξέτασης: 13 Φεβρουαρίου 2009 ΕΠΤΑΜΕΛΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Αναπλ. Καθηγητής ΚΙΟΣΕΟΓΛΟΥ, Β. Επιβλέπων Καθηγητής, ΑΠΘ Αναπλ. Καθηγήτρια ΤΣΙΜΙΔΟΥ, Μ. (Μέλος Συμβουλευτικής Επιτροπής) Επικ. Καθηγητής ΜΠΛΕΚΑΣ, Γ. (Μέλος Συμβουλευτικής Επιτροπής) Καθηγητής ΚΟΝΤΟΜΗΝΑΣ Μ. (Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων ) Καθηγητής ΜΑΤΗΣ, Κ. (Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο) Καθηγητής ΜΠΙΛΙΑΔΕΡΗΣ, Κ. (Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο) Λεκτόρισσα ΠΑΡΑΣΚΕΥΟΠΟΥΛΟΥ, Α. (Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο ) 1

3 Η επταμελής εξεταστική επιτροπή, που ορίστηκε για την κρίση της Διδακτορικής Διατριβής της κ. Ευδοξίας Παπαλάμπρου, Χημικού, κατόχου Μ.Δ.Ε. στη Χημεία με έμφαση στη Χημεία και Τεχνολογία Τροφίμων συνήλθε σε συνεδρίαση στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο την 13 Φεβρουαρίου 2009, όπου παρακολούθησε την υποστήριξη της διατριβής της με τίτλο: «Παραλαβή και μελέτη λειτουργικων ιδιοτήτων πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων ρεβιθιού (Cicer arietinum L.)». Η επιτροπή έκρινε ομόφωνα ότι η διατριβή είναι πρωτότυπη και αποτελεί ουσιαστική συμβολή στην πρόοδο της επιστήμης. ΤΑ ΜΕΛΗ ΤΗΣ ΕΠΤΑΜΕΛΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ Καθηγητής Μ. Κοντομηνάς Καθηγητής Κ. Μάτης Καθηγητής Κ. Μπιλιαδέρης Αναπλ. Καθηγητής Β. Κιοσέογλου (Επιβλέπων Καθηγητής) Αναπλ. Καθηγήτρια Μ. Τσιμίδου (Μέλος Συμβουλευτικής Επιτροπής) Επίκ. Καθηγητής Γ. Μπλέκας (Μέλος Συμβουλευτικής Επιτροπής) Λεκτόρισσα Α. Παρασκευοπούλου 2

4 Στη μνήμη του Αναπλ. Καθηγητή Γεωργίου Δοξαστάκη 3

5 Ευδοξία Μ. Παπαλάμπρου Α.Π.Θ. ΠΑΡΑΛΑΒΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΙΚΩΝ ΥΠΕΡΣΥΜΠΥΚΝΩΜΑΤΩΝ ΡΕΒΙΘΙΟΥ (Cicer arietinum L.) ISBN «Η έγκριση της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής από το Τμήμα Χημείας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλώνει αποδοχή των γνωμών του συγγραφέως» (Ν. 5343/1932, άρθρο 202, παρ.2) 4

6 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Κύριος στόχος της διατριβής ήταν η παραλαβή, με τη βοήθεια διαφόρων μεθόδων, πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων από αποξηραμένα σπέρματα του φυτού του γένους Cicer arietinum, γνωστού ως ρεβίθι, και η μελέτη των κυριοτέρων φυσικοχημικών-λειτουργικών ιδιοτήτων των πρωτεϊνών τους. Οι ιδιότητες που μελετήθηκαν και οι οποίες παρουσιάζουν ιδιαίτερο τεχνολογικό ενδιαφέρον, ήταν η ικανότητα των πρωτεϊνικών συστατικών να προσροφώνται στη διεπιφάνεια ελαίουνερού και να βοηθούν στο σχηματισμό και τη σταθεροποίηση γαλακτωμάτων, καθώς επίσης, και η ικανότητά τους να συμβάλλουν στην ανάπτυξη δικτυώματος πηκτής μετά από θέρμανση των διαλυμάτων τους. Η διατριβή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων του Τμήματος Χημείας, ΑΠΘ. Η ρεολογική μελέτη των πηκτών πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας και Βιοχημείας Τροφίμων του Τμήματος Γεωπονίας, ΑΠΘ. Ευχαριστώ τον αείμνηστο Αναπληρωτή Καθηγητή Γ. Δοξαστάκη για την υπόδειξη του θέματος, την επίβλεψη και την καθοδήγησή του κατά τα δύο πρώτα έτη της εκπόνησης της διατριβής, καθώς και για την οικονομική υποστήριξή που μου παρείχε μέσω της απασχόλησής μου σε ερευνητικά προγράμματα, στα οποία ήταν Επιστημονικώς Υπεύθυνος. Θα ήθελα να αφιερώσω την παρούσα εργασία στη μνήμη του. Ευχαριστώ θερμά τον Αναπληρωτή Καθηγητή Β. Κιοσέογλου για την καθοδήγηση και επίβλεψη της διατριβής μου, για την υποστήριξη και υπομονή του για την περάτωσή της, καθώς και για τις διορθώσεις και παρατηρήσεις επί των δοκιμίων. Ευχαριστώ την Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Μ. Τσιμίδου για τις υποδείξεις και εύστοχες παρατηρήσεις που βοήθησαν στην ολοκλήρωση της διατριβής. Ευχαριστώ επίσης τον Επίκουρο Καθηγητή Γ. Μπλέκα για τις υποδείξεις του και τις διορθώσεις των δοκιμιών. Ευχαριστώ ιδιαίτερα τον Καθηγητή Κ. Μπιλιαδέρη για το ενδιαφέρον του και την πολύτιμη συνεργασία και συμβολή του στην περάτωση του τμήματος της διατριβής που αφορούσε στη μελέτη της πηκτωματοποιητικής ικανότητας των πρωτεϊνών του ρεβιθιού, καθώς και για την δυνατότητα που μου παρείχε να χρησιμοποιήσω το ρεόμετρο και το διαφορικό θερμιδόμετρο. 5

7 Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω τα μέλη της επταμελούς εξεταστικής επιτροπής, Κ. Μάτη, Μ. Κοντομηνά και Α. Παρασκευοπούλου για τις συμβουλές τους κατά την διόρθωση των δοκιμίων Ευχαριστώ τον Καθ. Β. Ζουμπούλη για την δυνατότητα που μου παρείχε να χρησιμοποιήσω το όργανο μέτρησης του ζ-δυναμικού. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου και τον σύζυγό μου για την υποστήριξη και την υπομονή τους όλα αυτά τα χρόνια των σπουδών και να τους αφιερώσω αυτό το έργο. 6

8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ σελ. ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 5 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ.. 10 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΛΙΣΤΑ ΣΥΝΤΟΜΕΥΣΕΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Εισαγωγή Το ρεβίθι (Cicer arietinum L.) Ιστορική αναδρομή και βοτανολογικά χαρακτηριστικά Καλλιέργεια και χρήσεις στην Ελλάδα και τον κόσμο Σύσταση και θρεπτική αξία Πρωτεϊνικά κλάσματα Αντιδιατροφικοί παράγοντες και τρόποι ελαχιστοποίησης ή εξάλειψής τους Δυνατότητες τεχνολογικής αξιοποίησης των πρωτεϊνών του ρεβιθιού Το λούπινο Μέθοδοι παραλαβής πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων από τα όσπρια Λειτουργικές ιδιότητες των πρωτεϊνών των οσπρίων Εισαγωγή Προσρόφηση των πρωτεϊνών των οσπρίων σε διεπιφάνειες και σταθεροποίηση συστημάτων διασποράς Σχηματισμός δικτυώματος πηκτής Λειτουργικές ιδιότητες των πρωτεϊνών του ρεβιθιού ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΙΚΟΣ ΣΚΟΠΟΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Υλικά-Αντιδραστήρια Όργανα-Συσκευές Μέθοδοι Παραλαβή πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων Παραλαβή πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων με ισοηλεκτρική καταβύθιση

9 Παραλαβή πρωτεϊνικού παρασκευάσματος με υπερδιήθηση Παραλαβή πρωτεϊνικού υπερσυμπυκνώματος με όξινη εκχύλιση και υπερδιήθηση Παραλαβή με υπερδιήθηση πρωτεϊνικού υπερσυμπυκνώματος απαλλαγμένου από αλβουμίνες Εργαστηριακή εξέταση και μελέτη φυσικοχημικών χαρακτηριστικών των πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων Προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε πρωτεΐνη, τέφρα, λίπος και υγρασία Ηλεκτροφόρηση πηκτής πολυακρυλαμιδίου (SDS-PAGE) Προσδιορισμός βαθμού διαλυτότητας της πρωτεΐνης Προσδιορισμός των ελεύθερων σουλφυδρυλικών ομάδων στα πρωτεϊνικά παρασκευάσματα Εκτίμηση του υδρόφοβου χαρακτήρα της επιφάνειας των πρωτεϊνικών μορίων των παρασκευασμάτων Θερμική ανάλυση των πρωτεϊνών των παρασκευασμάτων με θερμιδομετρία διαφορικής σάρωσης (DSC) Μελέτη λειτουργικών ιδιοτήτων των πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων Μελέτη διεπιφανειακών ιδιοτήτων Μέτρηση της διεπιφανειακής τάσης Προσδιορισμός του συντελεστή στιγμιαίας ελαστικής παραμόρφωσης των διεπιφανειακών υμενίων Μελέτη γαλακτωμάτων Παρασκευή των γαλακτωμάτων Μέτρηση της μέσης διαμέτρου των σταγονιδίων των γαλακτωμάτων Εκτίμηση της σταθερότητας των γαλακτωμάτων κατά την αποθήκευση Εκτίμηση της σταθερότητας των γαλακτωμάτων έναντι της θέρμανσης και της κατάψυξης Μέτρηση του ζ-δυναμικού της επιφάνειας των σταγονιδίων των γαλακτωμάτων Προσδιορισμός της ποσότητας των πρωτεϊνών που προσροφώνται στην επιφάνεια των σταγονιδίων

10 Εκτίμηση της σύστασης του πρωτεϊνικού κλάσματος που προσροφάται στην επιφάνεια των σταγονιδίων Παρασκευή αφρών και μελέτη της σταθερότητάς τους Μελέτη πηκτών Εκτίμηση της ελάχιστης συγκέντρωσης πρωτεΐνης που απαιτείται για το σχηματισμό πηκτής Παρασκευή πηκτών Μελέτη μηχανικών ιδιοτήτων των πηκτών Προσδιορισμός της ποσότητας του υγρού που αποβάλλεται κατά τη συμπίεση Μελέτη της διαλυτοποίησης των πηκτών σε διάφορα μέσα Μελέτη του μηχανισμού σχηματισμού του δικτυώματος και των ρεολογικών χαρακτηριστικών των πηκτών Στατιστική ανάλυση ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΖΗΤΗΣΗ Μελέτη της διαδικασίας παρασκευής πρωτεϊνικών συμπυκνωμάτων και προκαταρκτική αξιολόγηση των λειτουργικών τους ιδιοτήτων Σύσταση και φυσικοχημικές ιδιότητας των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων Αναλυτικά χαρακτηριστικά των υπερσυμπυκνωμάτων Φυσικοχημικές ιδιότητες των υπερσυμπυκνωμάτων Λειτουργικές ιδιότητες των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων Προσρόφηση των πρωτεϊνών σε διεπιφάνειες ελαίου-νερού Σχηματισμός διεπιφανειακού υμενίου Παρασκευή και σταθεροποίηση γαλακτωμάτων Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των γαλακτωμάτων Σταθερότητα των γαλακτωμάτων Πηκτωματοποιητική δράση Φυσικοχημικές ιδιότητες των πηκτών Ανάπτυξη του δικτυώματος της πηκτής-ρεομετρία ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ-ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ABSTRACT ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

11 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1 Σύσταση σε αμινοξέα των πρωτεϊνών του ρεβιθιού σύμφωνα με βιβλιογραφικά δεδομένα και του προτύπου του FAO (Alajaji & σελ Πίνακας 2 Πίνακας 3 Πίνακας 4 Πίνακας 5 Πίνακας 6 El-Adawy, 2006). 27 Επίδραση της τιμής της ενεργού οξύτητας στην περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη (%, w/w) των πρωτεϊνικών συμπυκνωμάτων ρεβιθιού και στην απόδοση της μεθόδου παραλαβής τους (%, ως προς την αρχική περιεκτικότητα των σπερμάτων σε πρωτεΐνη που ήταν 19,7% για το δείγμα Τ και 22,4% για το δείγμα A). 91 Περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη, λίπος και τέφρα των αλεύρων και των πρωτεϊνικών συμπυκνωμάτων του ρεβιθιού. 93 Περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη, τέφρα και λοιπά συστατικά των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων ρεβιθιού και λούπινου, καθώς και απόδοση της μεθόδου παραλαβής τους σε σχέση με την ολική περιεκτικότητα των σπερμάτων σε πρωτεΐνη. 97 Επίδραση του χρόνου αποθήκευσης στην τιμή της μέσης διαμέτρου των σωματιδίων των γαλακτωμάτων που παρασκευάστηκαν με ΠΥΡ ή ΠΥΛ. Οι τιμές στην παρένθεση αντιστοιχούν στη μέση διάμετρο των σταγονιδίων η οποία προσδιορίστηκε μετά από κατεργασία με SDS και 2- μερκαπτοαιθανόλη. 126 Ποσοστό υγρού που αποβάλλεται κατά τη συμπίεση δοκιμίων πηκτών που παρασκευάσθηκαν με χρήση πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων ρεβιθιού και λούπινου, καθώς και τιμές της δύναμης συμπίεσης και της % παραμόρφωσης που αντιστοιχούν στο σημείο κατάρρευσης της δομής των πηκτών. 138 σελ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 1. Όξινες (Α) και βασικές (Β) πολυπεπτιδικές αλυσίδες του μορίου της λεγουμίνης που συνδέονται μεταξύ τους με ένα δισουλφιδικό δεσμό (γραμμή μεταξύ Α και Β), καθώς και το εξαμερές (αβ) 6 και το τριμερές (αβ) 3 της, τα οποία συγκρατούνται με μηομοιοπολικούς δεσμούς

12 Σχήμα 2. Σχήμα 3. Σχήμα 4. Σχήμα 5. Σχήμα 6. Προσρόφηση των μορίων μιας σφαιροπρωτεΐνης στη διεπιφάνεια νερού-ελαίου (Linden & Lorient, 2000b). 44 Γραμμική ιξωδοελαστική περιοχή πηκτών (α) και διάγραμμα στο οποίο φαίνεται η έναρξη σχηματισμού πηκτής κατά τη θέρμανση (β) (Daubert & Foegeding, 1998). 47 Πιθανότητα προσρόφησης μιας σφαιροπρωτεΐνης στη διεπιφάνεια ελαίου-νερού σε συνάρτηση με το μέγεθος και τη θέση των επιφανειακών υδρόφοβων περιοχών του μορίου (Damodaran, 1997β). 48 Προσρόφηση πρωτεϊνών με διαφορετική μοριακή δομή στη διεπιφάνεια. Το βέλος δείχνει την κατεύθυνση αύξησης της συγκέντρωσης της πρωτεΐνης στο διάλυμα η οποία σχετίζεται με την αύξηση του πρωτεϊνικού διεπιφανειακού φορτίου (Narsimhan, 1992). 50 Σχηματική απεικόνιση της δομής δικτυώματος πηκτής που αποτελείται από λεπτά νημάτια (αριστερά) και από συσσωματώματα μεγάλου μεγέθους που συνδέονται μεταξύ τους με τυχαίο τρόπο (δεξιά). 54 Σχήμα 7 Σχηματική αναπαράσταση της δημιουργίας διαλυτών συσσωματωμάτων κατά τη διαδικασία ανάπτυξης του δικτυώματος πηκτής από γλυκινίνη σόγιας. Τα α και β αντιπροσωπεύουν, αντιστοίχως, τις όξινες και βασικές πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Οι διακεκομμένες γραμμές στους κλώνους ΙΙ και ΙΙΙ αντιπροσωπεύουν ένα πλήθος από όμοιες δομές (Utsumi, Matsamura & Mori, 1997). 57 Σχήμα 8. Διάγραμμα ροής για την παραλαβή πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων από τα ξηρά σπέρματα του ρεβιθιού με αλκαλική εκχύλιση και ισοηλεκτρική καταβύθιση ή υπερδιήθηση 71 Σχήμα 9. Διάγραμμα ροής για την παραλαβή πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων από τα αποξηραμένα σπέρματα του Σχήμα 10 ρεβιθιού με όξινη ή αλκαλική εκχύλιση και υπερδιήθηση. 72 Αρχή λειτουργίας της διάταξης για τη μέτρηση του συντελεστή στιγμιαίας ελαστικής παραμόρφωσης των διεπιφανειακών 80 11

13 υμενίων. ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1. Σπέρματα ρεβιθιού (Cicer arietinum) των ποικιλιών Thiva σελ (αριστερά) και Amorgos (δεξιά). 23 Εικόνα 2. Σπέρματα λούπινου (Lupinus albus). 36 Εικόνα 3. Ηλεκτροφορήματα πηκτής πολυακρυλαμιδίου των πρωτεϊνικών συμπυκνωμάτων ρεβιθιού (ΠΣΡ), που παραλήφθηκαν από τις ποικιλίες ρεβιθιού «Amorgos» (Α) και «Thiva» (Τ), με ισοηλεκτρική καταβύθιση (pi) ή υπερδιήθηση (UF). Η αρχική εκχύλιση της πρωτεΐνης από το απολιπασμένο άλευρο πραγματοποιήθηκε σε πέντε διαφορετικές τιμές ενεργού οξύτητας. 1: ph 8,0, 2: ph 9,0, 3: ph 10,0, 4: ph 11,0, 5: ph 12,0. Το πρωτεϊνικό υπερσυμπύκνωμα σόγιας (ΠΥΣ) χρησίμευσε ως Εικόνα 4. Εικόνα 5. μάρτυρας. 92 Ηλεκτροφορήματα SDS-PAGE παρουσία 2-μερκαπτοαιθανόλης, των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων ρεβιθιού, 2: TpI, 3: TUF, 4: TUFA και 5: TUFG (α), και των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων ρεβιθιού και λούπινου, 2 & 6: TpI, 3 & 7: TUF, 4 & 8: TUFA, 5 & 9: LE, παρουσία και απουσία 2- μερκαπτοαιθανόλης ( β). Οι διαδρομές με νούμερο 1 αντιστοιχούν σε πρότυπο μίγμα πρωτεϊνών, που χρησιμοποιήθηκε ως μάρτυρας. 99 Ηλεκτροφορήματα SDS-PAGE, παρουσία 2-μερκαπτοαιθανόλης, του κλάσματος της πρωτεΐνης που προσροφήθηκε (3) και αυτού που παρέμεινε στον ορό (1) γαλακτωμάτων τα οποία παρασκευάστηκαν με χρήση υπερσυμπυκνωμάτων ρεβιθιού. Στη διαδρομή 2 παρουσιάζονται τα ηλεκτροφορήματα των αντίστοιχων υπερσυμπυκνωμάτων. 120 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ Διάγραμμα 1. Τιμή υδρόφοβου χαρακτήρα (μg SDS/500μg πρωτεΐνης) της σελ επιφάνειας των πρωτεϊνικών μορίων των ΠΥΡ και ΠΥΛ, και

14 Διάγραμμα 2. Διάγραμμα 3. περιεκτικότητα σε σουλφυδρυλικές ομάδες των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων. α,b : Διαφορετικοί χαρακτήρες αφορούν τιμές υδρόφοβου χαρακτήρα που διαφέρουν σημαντικά σε επίπεδο εμπιστοσύνης 95% και x-z : Διαφορετικοί χαρακτήρες αφορούν τιμές περιεκτικότητας σε σουλφυδρυλικές ομάδες που διαφέρουν σημαντικά σε επίπεδο εμπιστοσύνης 95%. Υδρόφοβος χαρακτήρας της επιφάνειας των πρωτεϊνικών μορίων παρασκευασμάτων που προέκυψαν κατά τα διάφορα στάδια της παραλαβής πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων από τα σπέρματα του ρεβιθιού. 1: «μητρικό διάλυμα» αλκαλικής εκχύλισης με ph 9, 2: ίζημα πρωτεΐνης που παραλήφθηκε μετά από ισοηλεκτρική καταβύθιση (ph 7,0), 3: υπερκείμενο διάλυμα πρωτεϊνών μετά από ισοηλεκτρική καταβύθιση των γλοβουλινών, 4: διάλυμα προς υπερδιήθηση, 5: συμπυκνωμένο διάλυμα μετά από υπερδιήθηση. 102 Επίδραση της τιμής ph στη διαλυτότητα της πρωτεΐνης των υπερσυμπυκνωμάτων του ρεβιθιού: ΠΥΡ-TpI ( ), ΠΥΡ-TUF ( ), ΠΥΡ-TUFA ( ). 105 Διάγραμμα 4. DSC θερμογράμματα διαλυμάτων των ΠΥΡ και ΠΥΛ (20 %, w/v), που προέκυψαν κατά την αύξηση της θερμοκρασίας με ρυθμό 10 ο C / min. 108 Διάγραμμα 5. DSC θερμογράμματα διαλυμάτων των ΠΥΡ και ΠΥΛ (20 %, w/v), που προέκυψαν κατά την αύξηση της θερμοκρασίας με ρυθμό 5 ο C / min. 110 Διάγραμμα 6. Επίδραση του χρόνου προσρόφησης στην τιμή της διεπιφανειακής τάσης σε διεπιφάνεια ελαίου-διαλύματος πρωτεϊνικού υπερσυμπυκνώματος ρεβιθιού με συγκέντρωση 0,1 % (w/v) σε πρωτεΐνη ΠΥΡ-TpI ( ), ΠΥΡ-TUF ( ), ΠΥΡ- Διάγραμμα 7. TUFA ( ) και ΠΥΡ-TUFG ( ). 114 Επίδραση της συγκέντρωσης της πρωτεΐνης στην τιμή ισορροπίας (24 ώρες μετά την έναρξη της προσρόφησης) της διεπιφανειακής τάσης διαλυμάτων πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων ρεβιθιού. ΠΥΡ-TpI ( ), ΠΥΡ-TUF ( ),

15 Διάγραμμα 8. Διάγραμμα 9. Διάγραμμα 10. Διάγραμμα 11. Διάγραμμα 12. Διάγραμμα 13. ΠΥΡ-TUFA ( ) και ΠΥΡ-TUFG ( ). Επίδραση της συγκέντρωσης της πρωτεΐνης, 0,001% ( ), 0,01% ( ), 0,1% ( ), 0,5% ( ), στην τιμή του συντελεστή στιγμιαίας ελαστικής παραμόρφωσης, E o(s) του υμενίου των προσροφημένων πρωτεϊνών των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων του ρεβιθιού. a-c : Διαφορετικοί χαρακτήρες για ίδια συγκέντρωση πρωτεΐνης αφορούν τιμές που διαφέρουν σημαντικά για επίπεδο εμπιστοσύνης 95%. 118 Επιφανειακό πρωτεϊνικό φορτίο, Γ s ( ) και ποσοστό προσροφημένης πρωτεΐνης ( ) στα γαλακτώματα που παρασκευάστηκαν με ΠΥΡ και ΠΥΛ. 122 Επίδραση της τιμής της ενεργού οξύτητας στο ζ-δυναμικό των σταγονιδίων των γαλακτωμάτων που παρασκευάστηκαν με ΠΥΡ και ΠΥΛ, πριν (α) και μετά (β) από εκτεταμένη πλύση της κρέμας. ΠΥΡ-TpI ( ), ΠΥΡ-TUF ( ), ΠΥΡ-TUFA ( ), ΠΥΡ-TUFG ( ), ΠΥΛ-LE ( ) 24 ώρες μετά την παρασκευή τους και ενός γαλακτώματος που παρασκευάστηκε με ΠΥΡ- TUF μετά από 90 ημέρες αποθήκευσης ( ). 124 Σταθερότητα των γαλακτωμάτων που παρασκευάστηκαν με χρήση ΠΥΡ ή ΠΥΛ ως προς την αποκορύφωση. ΠΥΡ-TpI ( ), ΠΥΡ-TUF ( ), ΠΥΡ-TUFA ( ), ΠΥΡ-TUFG ( ) και ΠΥΛ-LE ( ). Στο ένθετο διάγραμμα παρουσιάζεται πιο αναλυτικά η πορεία της αποκορύφωσης στο αρχικό στάδιο της αποθήκευσης. 127 Μεταβολή με τον χρόνο θέρμανσης στους 95 o C του μεγέθους των σωματιδίων των γαλακτωμάτων που παρασκευάστηκαν με χρήση ΠΥΡ και ΠΥΛ. TpI ( ), TUF ( ), TUFA ( ), TUFG ( ) και LE ( ). Οι φωτογραφίες αντιστοιχούν σε γαλακτώματα μετά από 30 λεπτά θέρμανσης στους 95 o C. 134 Μέση διάμετρος σωματιδίων (α) και φωτογραφίες από μικροσκόπιο (β) γαλακτωμάτων που παρασκευάστηκαν με πρωτεϊνικά υπερσυμπυκνώματα ρεβιθιού και λούπινου μετά την αποθήκευσή τους στους -15 o C για 24 ώρες

16 Διάγραμμα 14. Διάγραμμα 15. Διάγραμμα 16. Διάγραμμα 17. Διάγραμμα 18. Διάγραμμα 19. Διαγράμματα δύναμης συμπίεσης % παραμόρφωσης για πηκτές που παρασκευάσθηκαν με χρήση ΠΥΡ-TpI 15% (-), ΠΥΡ-TpI 20% ( ), ΠΥΡ-TUF 15% (-), ΠΥΡ-TUF 20% ( ) και ΠΥΛ- LE 20% ( ). 139 Ποσοστό πρωτεΐνης σε πηκτές που παρασκευάσθηκαν με χρήση υπερσυμπυκνωμάτων ρεβιθιού και λούπινου (περιεκτικότητας 15% (w/v) σε πρωτεΐνη), που διαλυτοποιείται σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών ( ), σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών που περιέχει ουρία (8 mol/l) ( ), σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών που περιέχει SDS (1%, w/v) ( ), σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών που περιέχει ουρία (8 mol/l), SDS (1%, w/v) και 2- μερκαπτοαιθανόλη (1%, w/v) ( ). a-c : Διαφορετικοί χαρακτήρες για το ίδιο μέσο διαλυτοποίησης υποδηλώνουν σημαντικές διαφορές για επίπεδο εμπιστοσύνης 95% (p<0.05). 141 Επίδραση της συγκέντρωσης της πρωτεΐνης στη μεταβολή του μέτρου αποθήκευσης, G, σε σχέση με το ποσοστό παραμόρφωσης, γ, πηκτών που παρασκευάστηκαν με χρήση πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων ρεβιθιού ΠΥΡ-TpI (α): 17% ( ), 15% ( ), 14% ( ), 13% ( ), 12% ( ), 10% ( ) και λούπινου ΠΥΛ-LE (β): 20% ( ), 18% ( ), 17% ( ), 16% ( ), 15% ( ), 12% ( ). 143 Διαγράμματα κινητικής σχηματισμού πηκτής σε διαλύματα υπερσυμπυκνώματος ρεβιθιού TUF, με περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη 13% (w/v) (α), 10% (w/v) (β), 6% (w/v) (γ) και 3% (w/v) (δ). G ( ), G ( ) και θερμοκρασία ( ). 144 Διαγράμματα κινητικής σχηματισμού πηκτής σε διαλύματα υπερσυμπυκνωμάτων ρεβιθιού TpI (α), TUF (β) και TUFA (γ) και υπερσυμπυκνώματος λούπινου LE (δ), με περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη 15% (w/v). G ( ), G ( ) και θερμοκρασία ( ). 145 Θερμοκρασία σχηματισμού πηκτής σε διαλύματα ΠΥΡ-TpI ( ), ΠΥΡ-TUF ( ) και ΠΥΡ-TUFA ( ), που

17 Διάγραμμα 20. Διάγραμμα 21. Διάγραμμα 22. Διάγραμμα 23. Διάγραμμα 24. Διάγραμμα 25. προσδιορίστηκε με βάση τα διαγράμματα της κινητικής σχηματισμού πηκτής. Μηχανικά φάσματα των πρωτεϊνικών διαλυμάτων (G ( ), G ( )) και των αντίστοιχων πηκτών (G ( ), G ( )), που προέκυψαν μετά από θέρμανση και ψύξη των διαλυμάτων των υπερσυμπυκνωμάτων του ρεβιθιού και του λούπινου με περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη 15% (w/v). ΠΥΡ-TpI (α), ΠΥΡ- TUF (β), ΠΥΡ-TUFA (γ) και ΠΥΛ-LE (δ). 147 Μηχανικά φάσματα των πρωτεϊνικών διαλυμάτων (G ( ), G ( )) και των αντίστοιχων πηκτών (G ( ), G ( )), που προέκυψαν μετά από θέρμανση και ψύξη διαλυμάτων του υπερσυμπυκνώματος ρεβιθιού TUF με περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη 13% (w/v) (α) και 4% (w/v) (β). 148 Τιμές της εφαπτομένης απώλειας σε συνάρτηση με τη συγκέντρωση της πρωτεΐνης πηκτών που παρασκευάσθηκαν με χρήση των υπερσυμπυ-κνωμάτων ρεβιθιού TpI ( ), TUF ( ) και TUFA ( ). 149 Επίδραση της συγκέντρωσης της πρωτεΐνης στη μέγιστη τιμή της ελαστικής συνιστώσας, G, πηκτών που παρασκευάστηκαν με χρήση πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων ρεβιθιού TpI ( ), TUF ( ) και TUFA ( ) και του πρωτεϊνικού υπερσυμπυκνώματος λούπινου LE ( ). 150 Μηχανικά φάσματα πηκτών που προέκυψαν μετά τη θέρμανση από τους 64 ο C στους 94 ο C (ρυθμός μεταβολής της θερμοκρασίας: 4 o C/min) και ψύξη στη θερμοκρασία περιβάλλοντος, διαλυμάτων των ΠΥΡ-TpI ( ), ΠΥΡ-TUF ( ), ΠΥΡ-TUFA ( ) και ΠΥΛ-LE ( ) με περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη 15% (w/v). 154 Κινητική ανάπτυξης δικτυώματος πηκτής με βάση τα διαλύματα ΠΥΡ-TpI ( ), ΠΥΡ-TUF ( ), ΠΥΡ-TUFA ( ) και ΠΥΛ-LE ( ) με περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη 15% (w/v). Ρυθμός μεταβολής της θερμοκρασίας ( ): 4 o C/min

18 ΛΙΣΤΑ ΣΥΝΤΟΜΕΥΣΕΩΝ T: ποικιλία ρεβιθιού Thiva A: ποικιλία ρεβιθιού Amogos pi: ισοηλεκτρική καταβύθιση (Isoelectric Precipitation) UF: υπερδιήθηση (UltraFiltration) ΠΥΡ: Πρωτεινικό Υπερσυμπύκνωμα Ρεβιθιού ΠΥΛ: Πρωτεινικό Υπερσυμπύκνωμα Λούπινου ΠΥΣ: Πρωτεινικό Υπερσυμπύκνωμα Σόγιας ΠΣΡ: Πρωτεινικό Συμπύκνωμα Ρεβιθιού TpI: ΠΥΡ της ποικιλίας ρεβιθιού Thiva που παραλήφθηκε με ισοηλεκτρική καταβύθιση TUF: ΠΥΡ της ποικιλίας ρεβιθιού Thiva που παραλήφθηκε με υπερδιήθηση TUFA: ΠΥΡ της ποικιλίας ρεβιθιού Thiva που παραλήφθηκε με υπερδιήθηση εμπλουτισμένο σε Αλβουμίνες TUFG: ΠΥΡ της ποικιλίας ρεβιθιού Thiva που παραλήφθηκε με υπερδιήθηση εμπλουτισμένο σε Γλοβουλίνες ΑpI: ΠΥΡ της ποικιλίας ρεβιθιού Amorgos που παραλήφθηκε με ισοηλεκτρική καταβύθιση ΑUF: ΠΥΡ της ποικιλίας ρεβιθιού Amorgos που παραλήφθηκε με υπερδιήθηση LE: εμπορικό ΠΥΛ που παραλήφθηκε με ισοηλεκτρική καταβύθιση ΕΣΣΠ: Ελάχιστη Συγκέντρωση Σχηματισμού Πηκτής 17

19 1. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.1. Εισαγωγή Οι πρωτεΐνες συνιστούν απαραίτητα συστατικά της τροφής του ανθρώπου, κυρίως επειδή παρέχουν στον οργανισμό τα απαραίτητα αμινοξέα, ενώ παράλληλα αποτελούν και σημαντική πηγή ενέργειας. Οι πρωτεΐνες που απαντούν στην τροφή είναι είτε ζωικής (κρέας θηλαστικών και πτηνών, γάλα, αυγά), είτε φυτικής προέλευσης (όσπρια, δημητριακά). Τα όσπρια κατέχουν μία σημαντική θέση στις παραδοσιακές διατροφικές συνήθειες του ανθρώπου σε όλο τον κόσμο και σε πολλές περιπτώσεις οι πρωτεΐνες τους χρησιμεύουν ως απαραίτητο συμπλήρωμα πρωτεϊνών που προέρχονται από άλλες πηγές. Με δεδομένη την ολοένα και περισσότερο αυξανόμενη απαίτηση του ανθρώπου για πρωτεΐνες υψηλής διατροφικής αξίας, σε συνδυασμό με την ανάγκη να περιοριστούν οι κίνδυνοι που συνδέονται με την κατανάλωση τροφίμων ζωικής προέλευσης, η μελέτη των φυτικών πρωτεϊνών και ιδιαίτερα των πρωτεϊνών των οσπρίων, έχει εντατικοποιηθεί τα τελευταία χρόνια με σκοπό να αποτελέσουν βασικό συστατικό της ανθρώπινης τροφής και να αντικαταστήσουν τις πρωτεΐνες ζωικής προέλευσης. Σε αυτό συνέβαλε και το γεγονός ότι πρόσφατα έχει αναγνωριστεί ότι οι πρωτεΐνες των οσπρίων δεν αποτελούν μόνο πηγές των απαραίτητων αμινοξέων, αλλά μπορούν να λειτουργήσουν και ως πρόδρομες ενώσεις βιολογικά ενεργών πεπτιδίων (Duranti, 2006). Τα όσπρια, εκτός από τροφή για τον άνθρωπο, τα τελευταία χρόνια άρχισαν να αξιοποιούνται από τη βιομηχανία τροφίμων, ως πρώτες ύλες για την παραλαβή πρωτεϊνούχων αλεύρων, συμπυκνωμάτων και υπερσυμπυκνωμάτων με στόχο την ενίσχυση της θρεπτικής αξίας πολλών τροφίμων, αλλά και τη βελτίωση των λειτουργικών τους ιδιοτήτων. Το πλέον διαδεδομένο όσπριο, πρωτεϊνικά παρασκευάσματα του οποίου αξιοποιούνται σήμερα από τη βιομηχανία για τη μερική ή πλήρη αντικατάσταση των ζωικών πρωτεϊνών σε συστήματα τροφίμων, είναι η σόγια (Glycine max). Στη διεθνή αγορά πολλά προϊόντα, όπως το πρωτεϊνούχο ρόφημα απομίμησης γάλακτος (soy milk), το υποκατάστατο γαλακτοκομικού προϊόντος (tofu), τα προϊόντα εξώθησης από σόγια που χρησιμεύουν ως υποκατάστατα του κρέατος, κτλ., έγιναν ευρέως γνωστά τα τελευταία χρόνια, εξαιτίας του μεγάλου ενδιαφέροντος που υπάρχει για τον κύαμο της σόγιας ως φθηνή πηγή πρωτεΐνης. Ένας άλλος λόγος που συνέβαλε σε αυτό ήταν η ανάγκη για την 18

20 αξιοποίηση του παραπροϊόντος που προκύπτει μετά την παραλαβή του σογιέλαιου από τον κύαμο. Αν και οι κύαμοι της σόγιας αποτελούν σήμερα σχεδόν την αποκλειστική πηγή για την παραλαβή εμπορικών πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων, είναι σημαντικό να διερευνηθεί η δυνατότητα αξιοποίησης και των σπερμάτων άλλων οσπρίων τα οποία ενδέχεται να εμφανίζουν μικρότερη περιεκτικότητα σε αντιδιατροφικούς παράγοντες, να είναι υψηλότερης διατροφικής αξίας και να έχουν καλύτερες λειτουργικές ιδιότητες, σε σχέση με τις πρωτεΐνες της σόγιας. Το αυξημένο ενδιαφέρον του καταναλωτή για τα μη γενετικώς τροποποιημένα προϊόντα θα μπορούσε, επίσης, να δικαιολογήσει τη διερεύνηση της δυνατότητας να αξιοποιηθούν τα σπέρματα άλλων οσπρίων, αντί αυτών της σόγιας, για την παραλαβή πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων με διατροφικό και τεχνολογικό ενδιαφέρον. Τα τελευταία χρόνια, έχουν μελετηθεί ως πιθανές πηγές πρωτεϊνών τα σπέρματα οσπρίων όπως το αποξηραμένο μπιζέλι (Pisum sativum), το αποξηραμένο κουκί (Vicia faba), το αποξηραμένο φασόλι (Phaseolus vulgaris), η φακή (Lens culinaris) και το λούπινο (Lupinus albous) (Gueguen, Chevalier, Barbot & Schaefer, 1988; Swanson, 1990; Gueguen & Cerletti, 1994; Alamanou, Bloukas, Paneras & Doxastakis, 1996; Chapleau & Lambarllerie-Anton, 2003; O Kane, Happe, Vereijken, Gruppen & van Boekel, 2004; Shand, Ha, Pietrasik & Wanasundara, 2007). Ένα άλλο όσπριο, το ρεβίθι (Cicer arietinum), αν και η καλλιέργειά του είναι αρκετά διαδεδομένη, δεν έχει αποτελέσει αντικείμενο εκτεταμένης μελέτης όσο κάποια άλλα όσπρια και, κυρίως, δεν υπάρχει εκτεταμένη βιβλιογραφία σε ότι αφορά τις λειτουργικές ιδιότητες των πρωτεϊνών του. Αυτός ήταν και ο κυριότερος λόγος για την εκπόνηση αυτής της διατριβής. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται μερικά στοιχεία αναφορικά με τη σύσταση των αποξηραμένων σπερμάτων του ρεβιθιού, τη διατροφική του αξία και την παρουσία αντιδιατροφικών παραγόντων. Επίσης, παρατίθενται ορισμένες χρήσεις των επιμέρους συστατικών του ή και ολόκληρων των σπερμάτων, η οικονομική του σημασία για την Ελλάδα και τον κόσμο και μερικές από τις πολλά υποσχόμενες λειτουργικές του ιδιότητες για χρήση σε συστήματα τροφίμων, από όπου και διαφαίνεται ότι το συγκεκριμένο όσπριο χρήζει συστηματικής μελέτης με σκοπό την αξιοποίησή του από τη βιομηχανία τροφίμων, ως πρώτη ύλη παραγωγής προϊόντων με προστιθέμενη αξία. Εξάλλου, στην Ελλάδα έχουν αναπτυχθεί από το Ινστιτούτο Κτηνοτροφικών Φυτών (Λάρισα), ορισμένες 19

21 νέες βελτιωμένες ποικιλίες ρεβιθιού, που χρησιμοποιήθηκαν ως πρώτη ύλη για τα πειράματα της παρούσας διατριβής Το ρεβίθι (Cicer arietinum L.) Ιστορική αναδρομή και βοτανολογικά χαρακτηριστικά. Το ρεβίθι ανήκει στην οικογένεια Leguminosae. Μερικές από τις κοινές του ονομασίες ανά τον κόσμο είναι: chickpea (Αγγλία), bengal gram (Ινδία), garbanzo (Λατινική Αμερική), hommes, hamaz (Αραβικός κόσμος), nohud, lablabi (Τουρκία), shimbra (Αιθιοπία) ( Το ρεβίθι πιθανολογείται ότι προέρχεται από την περιοχή της νοτιοανατολικής Τουρκίας από όπου, αργότερα, εξαπλώθηκε στη Μέση Ανατολή και τη Μεσόγειο. Αρχαιολογικά ευρήματα δείχνουν ότι το ρεβίθι καλλιεργούνταν κατά τους νεολιθικούς χρόνους, ενώ μέχρι την εποχή του χαλκού είχε διαδοθεί στην Ελλάδα και την Ιταλία. Η ονομασία chickpea πιθανόν να προέρχεται από την λατινική cicer, που σημαίνει δύναμη, εξαιτίας της υψηλής διατροφικής του αξίας και της φήμης του ως αφροδισιακό. Το όνομα του είδους arietinum πιθανόν να προέρχεται από την λατινική «aries», που σημαίνει έμβολο-πολιορκητικός κριός, εξαιτίας του σχήματος του σπόρου. Στην αρχαία Ρώμη το ρεβίθι έχαιρε μεγάλης εκτίμησης. Φαίνεται ότι το όνομα Cicero προήρθε από αυτό το όσπριο ( Center of Excellence for Integrative Legume Research). Κατά το Μεσαίωνα, έγινε μέρος της διατροφής της εργατικής τάξης στην Ευρώπη. Τον 15 ο αιώνα, το ρεβίθι, μαζί με άλλα όσπρια, εισήλθε στον κόσμο της υψηλής γαστρονομίας, όταν τα εδέσματα από φυτικές πρώτες ύλες κοστολογούνταν περισσότερο από αυτά που είχαν ως βάση το κρέας (Schnider & Lacampagne, 1999). Οι δύο πιο εμπορικοί τύποι του ρεβιθιού είναι ο τύπος desi (ινδικής προέλευσης που καλλιεργείται κυρίως στη νότια Ασία και την ανατολική και νότια Αμερική) και ο τύπος kabuli (Μεσόγειος και Μέση Ανατολή) (Malhotra, Erskine & Konopka, 1999). Είναι ευθυτενές και φυλλώδες, ετήσιο φυτό, με ύψος cm. Τα όρθια στελέχη του επιτρέπουν τη μηχανική συγκομιδή με τις κοινές θεριζοαλωνιστικές μηχανές του σιταριού, ενώ η μεγάλη αντοχή του σε ξηρά κλίματα, σε συνδυασμό με τις ελάχιστες απαιτήσεις σε έδαφος, καθώς μπορεί να καλλιεργηθεί σε ελαφρά αμμώδη μέχρι και αργιλώδη εδάφη, καθιστούν το ρεβίθι μια 20

22 ενδιαφέρουσα καλλιέργεια για ξηρές και θερμές περιοχές. Τα νεαρά φυτά μπορούν να αντέξουν παγετούς μέχρι και -10 o C ή και περισσότερο, ανάλογα με την ποικιλία. Τα ρεβίθια σπέρνονται από τα μέσα Φεβρουαρίου μέχρι τις αρχές Μαρτίου. Το φυτό παράγει μικρά άνθη, σχεδόν όμοια σε σχήμα με αυτά του μπιζελιού, κυρίως λευκά για την ποικιλία kabuli και με βιολετί χρώμα για την ποικιλία desi, της οποίας τα σπέρματα είναι γωνιώδη με διάφορα χρώματα. Το περικάρπιο (pod) περιέχει δύο έως τρία σπέρματα. Το ενδόσπερμα αποτελείται από μια λεπτή στοιβάδα (φλοιός) που καλύπτει τους κοτυληδόνες και το φύτρο. Το ρεβίθι καλύπτει τις ανάγκες του σε άζωτο από το ατμοσφαιρικό άζωτο, που δεσμεύει με τη βοήθεια ειδικών ριζόβιων αζωτοβακτηρίων. Τα ρεβίθια αφήνονται να ξεραθούν εντελώς μέχρι να ρίξουν το φύλλωμά τους στα μέσα Ιουλίου, οπότε και συγκομίζονται ( Κτηνοτροφικά φυτά; Malhotra, Erskine, Ergashev, Beniwal & Shevtsov, 1999). Στην Ελλάδα, οι μη-αρδεύσιμες (ξερικές) καλλιέργειες ρεβιθιού σπέρνονται το Νοέμβριο ως ανεξάρτητες καλλιέργειες και σε εναλλαγή με δημητριακά (αμειψισπορά) (Iliadis, 2001). Οι κυριότερες ασθένειες του ρεβιθιού προκαλούνται από τον μύκητα Ascochyta rabiei (ασκοχύτωση) (Armstrong-Cho, Chongo, Wolf, Hogg, Johnson & Banniza, 2008; Armstrong-Cho, Wolf, Chongo, Gan, Hogg, Lafond, Johnson & Banniza, 2008) και από τον μύκητα Fusarium oxysporum. Η ασκοχύτωση προσβάλλει όλο το φυτό πάνω από το έδαφος και ευνοείται την άνοιξη που παρατηρούνται πολλές βροχές (Trapero-Casas, 1999; Singh, 1997). Η αντιμετώπιση της ασθένειας αυτής είναι εξαιρετικά δύσκολη, επειδή δεν κυκλοφορούν στο εμπόριο αποτελεσματικά μυκητοκτόνα για την καταπολέμησή της (Κιούσης, 2007) Καλλιέργεια και χρήσεις στην Ελλάδα και στον κόσμο Το ρεβίθι συγκαταλέγεται στις πέντε σημαντικότερες καλλιέργειες οσπρίων ανά τον κόσμο, όσον αφορά την παραγωγή, μαζί με τη σόγια, τα φασόλια, τα μπιζέλια και τις αραχίδες. Είναι η τρίτη μεγαλύτερη καλλιέργεια οσπρίων σε έκταση και παραγωγή σπερμάτων, στον κόσμο. Καλλιεργείται κυρίως στην Ινδία, στη δυτική Ασία, με κυριότερους παραγωγούς την Τουρκία, το Πακιστάν και το Ιράν, στο Μεξικό και στη Μεσόγειο. Στην Ευρώπη το ρεβίθι καλλιεργείται κυρίως στην Ισπανία, την Ιταλία, την Πορτογαλία, τη Βουλγαρία και την Ελλάδα. Το έτος 2005 οι αναπτυσσόμενες χώρες παρήγαγαν 8,8 εκατομμύρια Mt ρεβιθιού, εκ των οποίων τα 6 21

23 εκατομμύρια η Ινδία, ενώ οι αναπτυγμένες χώρες παρήγαγαν μόνο 354 Mt. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση η ετήσια παραγωγή έχει υποδιπλασιαστεί, σε διάστημα 30 ετών, στους 60 Mt ( FAO, 2006; FAO, 2000; Kaur, Singh & Sodhi, 2005; Schnider & Lacampagne, 1999; ICRISAT, 2006; Chavan, Kadam & Salunkhe, 1986). Οι εξαγωγές οσπρίων από την Ελλάδα κατά το έτος 2003 ήταν ~1 Mt, ενώ για τροφή και ζωοτροφή καταναλώθηκαν 52,7 και 13,3 Mt οσπρίων, αντίστοιχα. Η ετήσια εγχώρια κατανάλωση σε φακές είναι 0,01-0,012 Mt, σε ρεβίθια 0,007-0,009 Mt και σε αποξηραμένα κουκιά 0,006-0,008 Mt. Κατά μέσο όρο η ετήσια απόδοση τα τελευταία 20 χρόνια ήταν 1,290, 1,330 και 1,380 kg/ha για τις φακές, τα ρεβίθια και τα αποξηραμένα κουκιά, αντίστοιχα. Τα τελευταία χρόνια, οι καλλιέργειες αυτές υστερούν σε ανταγωνιστικότητα σε σχέση με άλλες καλλιέργειες, κυρίως αυτές των δημητριακών, σε μη-αρδεύσιμους αγρούς. Η ετήσια εγχώρια παραγωγή ρεβιθιού κατά την τελευταία δεκαετία ήταν κατά μέσο όρο 2,1 Mt, ενώ προ 30 ετών ήταν 6πλάσια, αν και η κατανάλωσή του έχει παραμείνει σε υψηλά επίπεδα. Για τις ανάγκες της αγοράς οι εισαγωγές φακής και ρεβιθιού έχουν αυξηθεί και το 1998 ανήλθαν, αντιστοίχως, στους 9,9 και 5 Mt. Ο κυριότερος λόγος για τη μείωση της παραγωγής ήταν οι ασταθείς σοδειές ανά έτος και περιοχή, λόγω των κλιματικών συνθηκών, των ζιζανίων και των ασθενειών, ενώ, επίσης, σημαντικό ρόλο έχει παίξει το παρόν καθεστώς των ελεύθερων εισαγωγών οσπρίων σε τιμές χαμηλότερες από αυτές των τοπικών παραγωγών, κυρίως από χώρες εκτός Ευρωπαϊκής Ένωσης. Οι χαμηλές ευρωπαϊκές επιδοτήσεις, σε σύγκριση με τους ελαιούχους σπόρους, και το γεγονός ότι πολλοί αγρότες παράγουν μικρές ποσότητες από διαφορετικές ποικιλίες σπόρων, έχουν ως αποτέλεσμα οι βιομηχανίες τροφίμων να προτιμούν τα εισαγόμενα όσπρια (Iliadis, 2001). Σήμερα το 97% της παραγωγής οσπρίων στην Ελλάδα χρησιμοποιείται για την ανθρώπινη διατροφή και το 3% για ζωοτροφή, αν και το τελευταίο ποσοστό αναμένεται να αυξηθεί, επειδή έχουν αναπτυχθεί και δοθεί στους αγρότες για καλλιέργεια νέες ποικιλίες ρεβιθιών και κουκιών, που προορίζονται για ζωοτροφή. Επίσης, για να γίνουν πιο ανταγωνιστικές οι παραπάνω καλλιέργειες, το Ινστιτούτο Κτηνοτροφικών Φυτών στη Λάρισα, έχει αναπτύξει με παραδοσιακές φυσικές μεθόδους βελτίωσης, με τα βελτιωτικά προγράμματα δημιουργίας νέων ποικιλιών, νέες και πιο αποδοτικές ποικιλίες, με σταθερή απόδοση και αντοχή στις ασθένειες που είναι ιδανικές για μηχανική συγκομιδή. Επίσης δημιουργήθηκαν κάποιες 22

24 ποικιλίες που απαιτούν μικρότερο χρόνο μαγειρέματος. Μερικές από αυτές είναι οι ποικιλίες «Αμοργός», «Άνδρος» και «Σέριφος», με υψηλή απόδοση και ανθεκτικότητα στην ασκοχύτωση και τις χαμηλές θερμοκρασίες, που τις καθιστούν ιδανικές για σπορά το φθινόπωρο. Η αντοχή στην ασκοχύτωση τους δίνει επίσης το πλεονέκτημα να μπορούν εύκολα να καλλιεργηθούν και βιολογικά. Η νέα ποικιλία «Θήβα» προορίζεται για οικιακή κατανάλωση (Iliadis, 2001). Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν οι νέες ποικιλίες Cicer arietinum cv. Amorgos και cv. Thiva (Εικόνα 1). Η προμήθεια των αποξηραμένων σπερμάτων έγινε από το Ινστιτούτο Κτηνοτροφικών Φυτών. Αυτά αποτελούν καθαρές σειρές προϊόντων γενεαλογικής επιλογής από διασταύρωση μεταξύ δύο ποικιλιών ρεβιθιών τύπου kabuli, που είναι καταγεγραμμένες στον Εθνικό Κατάλογο Ποικιλιών και παράγονται από την Σποροπαραγωγική Επιχείρηση ΚΕΣΠΥ (Κιούσης, 2007). Εικόνα 1. Σπέρματα ρεβιθιού (Cicer arietinum) των ποικιλιών Thiva (αριστερά) και Amorgos (δεξιά). Τα ρεβίθια αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της υγιεινής διατροφής στην Ελληνική, Ιταλική, Ισπανική και Ινδική κουζίνα, καθώς και στην κουζίνα των χωρών της Μέσης Ανατολής και της Λατινικής Αμερικής. Καταναλώνονται βρασμένα ή ψημένα, συνήθως ως αποξηραμένα σπέρματα, αποφλοιωμένα ή μη, ή φρέσκα μαζί με το περικάρπιο (pod) ως λαχανικά. Τα μαγειρεμένα σπέρματα καταναλώνονται ως σούπες και σαλάτες. Επίσης στο εμπόριο κυκλοφορούν και ως κονσερβοποιημένα σπέρματα (Carnovale, 1999). Μερικά από τα πιο γνωστά εδέσματα με βάση το ρεβίθι είναι η ρεβιθάδα Σίφνου, οι ρεβιθοκεφτέδες και το hummus, ένα είδος πουρέ από ρεβίθια που καταναλώνεται ως ορεκτικό κυρίως στη Δυτικά Ασία. Το «εφτάζυμο» ψωμί και τα 23

25 Κρητικά «εφτάζυμα» παξιμάδια είναι παραδοσιακά Ελληνικά προϊόντα ζύμωσης της ρεβιθομαγιάς, η οποία είναι το αποτέλεσμα της φυσικής ζύμωσης των ρεβιθιών. Η ονομασία «εφτάζυμο» ή «επτάζυμο», ή «επταζυμίτικο» προέρχεται από τη λέξη αυτόζυμο (αυτο- και ζύμη), δηλαδή, αυτό που ζυμώνεται μόνο του (Χατζηκαμάρη, 2003). Στις χώρες με υψηλή κατανάλωση οσπρίων, όπως η Ινδία, έχει αναπτυχθεί ένας μεγάλος αριθμός προϊόντων ζύμωσης με βάση το ρεβίθι, η ζύμωσή των οποίων οφείλεται κυρίως σε οξυγαλακτικά βακτήρια. Τα προϊόντα αυτά καταναλώνονται ως βασική τροφή, ως υποκατάστατα κρέατος ή ως ροφήματα. Τέτοια προϊόντα είναι το Dhokla από ρεβίθι και σιτάρι ή ρύζι, και το Khaman από ρεβίθι, που καταναλώνονται στην Ινδία. Επίσης το Doli Ki Roti είναι ένα δημοφιλές στην Ινδία, αυτογενώς ζυμωμένο ψωμί από σιτάρι που περιέχει αρωματισμένο με αρτυματικές ύλες ρεβίθι (Bhatia & Khetarpaul, 2001). Έχουν γίνει μελέτες για την παρασκευή γιαούρτης από μίγμα γάλακτος και αλεύρου ρεβιθιού (σε αναλογία 70:30, w/w και 80:20, w/w) εμβολιασμένου με Streptococcus thermophilus και Lactobacillus bulgaricus, με ικανοποιητικά αποτελέσματα αποδοχής από τους καταναλωτές (Morales de Leon, Cassos Nostas & Cortos Penedo, 2000). Επίσης, έχει μελετηθεί η δυνατότητα της προσθήκης αλεύρου ρεβιθιού στο γάλα, με τη φυσική του μικροχλωρίδα και εμβολιασμένου με Lactobacillus casei και Lactobacillus plantarum, για την παρασκευή ενός νέου είδους γαλακτοκομικού προϊόντος (Morales de Leon, Cassos Nostas & Cecin Salomon, 2000). Επίσης το άλευρο ρεβιθιού χρησιμοποιείται για την παραγωγή προϊόντων εξώθησης και τηγανητών σνακ (Annapure, Singhal & Kulkarni, 1998; Chavan, Kadam & Salunkhe, 1986) και παραδοσιακών γλυκισμάτων στην Ινδία (Debnath & Bhat, 2000). Έχουν αναφερθεί και χρήσεις του σε βρεφικές τροφές και σε προϊόντα απομίμησης γάλακτος και κρέατος (Hung & Nithianandan, 1993; Fermantaz & Berry, 1987; Verma, Ledward & Lawrie, 1984; Serdaroglu, Yıldız-Turp & Abrodımov, 2005). Για την παρασκευή φυστικοβούτυρου με χαμηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά έχει αναφερθεί ότι μπορεί να αντικατασταθεί μέρος του λίπος ή/και της ζάχαρης με άμυλο ρεβιθιού (New Patents, 1997). Το άλευρο του ρεβιθιού χρησιμοποιείται και στην παραγωγή προϊόντων κρέμας, αφού τα συστατικά του κλάσματος των πρωτεϊνών και του αμύλου του έχουν την ικανότητα σχηματισμού πηκτής (βλ. παρακάτω) (Cai, Klamzynska & Baik, 2001; Cai & Baik, 2001; Rege & Pai, 1996). Η 24

26 δυνατότητα να αυξηθεί η διατροφική αξία και να βελτιωθεί η υφή προϊόντων εξώθησης τύπου σνακ από αραβόσιτο και πνεύμονα βοοειδούς, με την προσθήκη απολιπασμένου αλεύρου ρεβιθιού, μελετήθηκε με σκοπό την αύξηση πρόσληψης σιδήρου και πρωτεΐνης σε προγράμματα καταπολέμησης του υποσιτισμού (Cardoso Sandiago, Moreira Araujo, Pinto e Silva & Areas, 2001). Η ενσωμάτωση αλεύρου από σπόρο ρεβιθιού σε ζυμαρικά οδήγησε σε μείωση του γλυκαιμικού δείκτη του τελικού προϊόντος (Goni & Valentın-Gamazo, 2003). Τέλος, έχει αναφερθεί η χρήση πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων και αλεύρου από ρεβίθι στην παραγωγή βιοαποικοδομήσιμων πολυμερικών υλικών (Salmoral, Gonzalez, Mariscal & Medina, 2000) Σύσταση και θρεπτική αξία Το ρεβίθι θεωρείται τροφή με μεγάλη θρεπτική αξία, λόγω της υψηλής περιεκτικότητας των σπερμάτων του σε υδατάνθρακες, πρωτεΐνες και διαιτητικές ίνες, ενώ η περιεκτικότητά του σε λίπος και αντιδιατροφικούς παράγοντες είναι σχετικά χαμηλή (Cardoso Sandiago, Moreira Araujo, Pinto e Silva & Areas, 2001; Kaur, Singh & Sodhi, 2005; Almeida Costa, Queiroz-Monici, Machado Reis & Oliveira, 2006). Η θερμιδική του αξία ανέρχεται σε 1661 kj/100 g ( International Food Composition Tables Directory). Τα σπέρματα του ρεβιθιού περιέχουν % πρωτεΐνη (Singh, Rao, Singh & Jambunathan, 1988; Cai, Klamzynska & Baik, 2001; Kaur, Singh & Sodhi, 2005; Kaur & Singh, 2005; Attia, El-Tabey Shehata, Aman & Hamza, 1994; Clemente, Sanchez-Vioque, Vioque, Bautista & Millan, 1998), 3,3-6,7 % λίπος (Sosulski & Youngs, 1979; Carnovale, 1999; Sanchez-Vioque, Clemente, Vioque, Bautista & Millan, 1998), % άμυλο (Cai, Klamzynska & Baik, 2001; Cai & Baik, 2001; Ravi & Bhattacharya, 2004; Singh, Sandhu & Kaur, 2004), 2,7-12,7 % διαιτητικές ίνες (κυτταρίνη, ημικυτταρίνες, λιγνίνη, κ.α.) (Ravi & Bhattacharya, 2004; Milan- Carillo, Reyes-Moreno, Armienta-Rodelo, Carabez-Trejo & Mora-Escobedo, 2000; Iqbal, Khalil, Ateeq & Khan, 2006; Rehinan, Rashid & Shah, 2004) 4,8-9 % σάκχαρα (Chavan, Kadam & Salunkhe, 1986; Almeida Costa, Queiroz-Monici, Machado Reis & Oliveira, 2006) και, τέλος, 2,2-3,7 % ανόργανα συστατικά (ως τέφρα) (Ereifej & Haddad, 2001). Οι τιμές αυτές ποικίλουν ανάλογα με την ποικιλία, 25

27 τις κλιματολογικές συνθήκες, το βαθμό ωρίμανσης των σπερμάτων και τη μέθοδο που εφαρμόζεται για τον προσδιορισμό των επιμέρους συστατικών. Το ρεβίθι έχει υψηλή περιεκτικότητα σε K, Na, P, Ca και ιχνοστοιχεία Fe, Cu, Zn, Mn, Mg (Ibanez, Rincon, Amaro & Martinez, 1998) και μπορεί να αποτελέσει πηγή πρόσληψής τους σε επαρκείς ποσότητες, σύμφωνα με την συνιστώμενη ημερήσια δόση RDA (recommended dietary allowance) (NRC, 1980). Χαρακτηριστικό των ρεβιθιών, όπως και άλλων οσπρίων, είναι ότι η περιεκτικότητα σε Κ (1.155 mg/100 g) είναι πολλαπλάσια αυτής σε Na (101 mg/100 g). Επίσης, η περιεκτικότητα σε Zn είναι μεγαλύτερη (6,8 mg/100 g) από αυτή της φακής (4,4 mg/100 g) και του μπιζελιού (3,2 mg/100 g), ενώ η περιεκτικότητα σε Fe (3 mg/100 g) είναι συγκρίσιμη με αυτήν της φακής και μεγαλύτερη από αυτήν του μπιζελιού. Ομοίως, το Ca περιέχεται σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις στο ρεβίθι (197 mg/100 g) από ότι στις φακές και το μπιζέλι. O Cu, τέλος, είναι από τα ιχνοστοιχεία που περιέχεται σε σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις στο ρεβίθι (11,6 mg/100 g) (Iqbal, Khalil, Ateeq & Khan, 2006; Ereifej & Haddad, 2001; Alajaji & El-Adawy, 2006). Το κλάσμα των λιπιδίων του ρεβιθιού είναι πλούσιο σε ακόρεστα λιπαρά οξέα. Συγκεκριμένα, η σύστασή του σε αυτά είναι: 42 % ελαϊκό οξύ, 43,6 % λινελαϊκό οξύ, 1,8 % λινολενικό οξύ, 9,4 % παλμιτικό οξύ και 1,5 % στεατικό οξύ. Συγκρινόμενο με το λίπος της φακής, του κουκιού και του κυάμου της σόγιας, το ρεβίθι εμφανίζει σχεδόν διπλάσια περιεκτικότητα σε ελαϊκό οξύ και σχεδόν υποπενταπλάσια περιεκτικότητα σε λινολενικό οξύ, ενώ το λινελαϊκό οξύ βρίσκεται στα ίδια επίπεδα. Τα κορεσμένα λιπίδια απαντούν στο ρεβίθι σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις από ότι στα άλλα όσπρια (Cai, Klamzynska & Baik, 2001). Το ρεβίθι είναι πλούσιο σε βιταμίνες του συμπλέγματος Β (ριβοφλαβίνη Β 2, θειαμίνη Β 1, νιασίνη και πυριδοξίνη Β 6 ). Η περιεκτικότητα των σπερμάτων στις βιταμίνες αυτές είναι, αντιστοίχως, 173, 453, και 466 μg/100g (Alajaji & El- Adawy, 2006). Επίσης, το ρεβίθι αποτελεί καλή πηγή φολικού οξέος, B 9 (Carnovale, 1999). Η πρωτεΐνη του ρεβιθιού είναι πλούσια στα απαραίτητα αμινοξέα λυσίνη, ισολευκίνη και τα ολικά αρωματικά αμινοξέα και λιγότερο πλούσια σε θρυπτοφάνη, σε σύγκριση με το πρότυπο FAO/WHO, 1973 & Για τον λόγο αυτό η πρωτεΐνη του ρεβιθιού μπορεί κάλλιστα να συμπληρώσει τις πρωτεϊνούχες τροφές με χαμηλή περιεκτικότητα σε λυσίνη. Οι πρωτεΐνες των δημητριακών, για παράδειγμα, είναι ελλειμματικές σε συγκεκριμένα απαραίτητα αμινοξέα, ιδιαίτερα σε λυσίνη (Amjad, 26

28 Khalil, Shah, 2003) και ο συνδυασμός δημητριακών με όσπρια και, συγκεκριμένα με το ρεβίθι, μπορεί να προσφέρει μια ισορροπημένη διατροφή σε απαραίτητα και μη αμινοξέα. Αντίθετα, η πρωτεΐνη του ρεβιθιού είναι ελλειμματική σε θειούχα αμινοξέα (μεθειονίνη και κυστεΐνη) και σε λευκίνη, θρεονίνη και βαλίνη, σύμφωνα με το παραπάνω πρότυπο. Σε γενικές γραμμές, τα απαραίτητα αμινοξέα στο ρεβίθι, εκτός από τα θειούχα και τη θρυπτοφάνη, βρίσκονται σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις από αυτές που προτείνει το πρότυπο των FAO/WHO. Σε σύγκριση με τις πρωτεΐνες της φακής και του μπιζελιού, η πρωτεΐνη του ρεβιθιού έχει μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε ολικά απαραίτητα αμινοξέα αν και η περιεκτικότητά της σε θρυπτοφάνη είναι σχετικά χαμηλή (Iqbal, Khalil, Ateeq & Khan, 2006; Alajaji & El-Adawy, 2006; Singh, Rao Singh & Jambunathan, 1988). Πίνακας 1. Σύσταση σε αμινοξέα των πρωτεϊνών του ρεβιθιού σύμφωνα με βιβλιογραφικά δεδομένα και του προτύπου του FAO (Alajaji & El-Adawy, 2006). Αμινοξύ g/16g N FAO, 1973 Ισολευκίνη Λευκίνη Λυσίνη Κυστεΐνη 1.3 Μεθειονίνη 1.6 Ολικά θειούχα Τυροσίνη 3.7 Φαινυλαλανίνη 5.9 Ολικά αρωματικά αμινοξέα Θρεονίνη Θρυπτοφάνη Βαλίνη Ολικά απαραίτητα αμινοξέα Ιστιδίνη 3.4 Αργινίνη 10.3 Ασπαραγινικό οξύ 11.4 Γλουταμινικό οξύ 17.3 Σερίνη 4.9 Προλίνη 4.6 Γλυκίνη 4,1 Αλανίνη 4.4 Ολικά μη-απαραίτητα αμινοξέα 60.4 Όπως στα άλλα όσπρια, έτσι και στο ρεβίθι, το κλάσμα των αλβουμινών (λευκωματίνες) του εμφανίζει υψηλή περιεκτικότητα σε απαραίτητα αμινοξέα και κυρίως σε θειούχα αμινοξέα, θρυπτοφάνη, θρεονίνη και λυσίνη, σε σχέση με τα πρωτεϊνικά συστατικά του κλάσματος των γλοβουλινών (σφαιρίνες). Επίσης, οι 27

29 αλβουμίνες του διασπώνται σχετικά εύκολα από τα πρωτεολυτικά ένζυμα, αν και λιγότερο εύκολα από ότι οι γλοβουλίνες. Οι γλοβουλίνες του ρεβιθιού είναι πλούσιες σε φαινυλαλανίνη και γλουταμινικό οξύ (Liu, Hung & Bennett, 2008). Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται ενδεικτικά η σύσταση των πρωτεϊνών του ρεβιθιού σε αμινοξέα. Η πεπτικότητα των πρωτεϊνών του ρεβιθιού έχει βρεθεί ότι είναι υψηλότερη από αυτή των πρωτεϊνών άλλων οσπρίων (Amjad, Khalil & Shah, 2003; Liu, Hung & Bennett, 2008). Έχει αναφερθεί ότι η συχνή πρόσληψη οσπρίων, σε συνδυασμό με μία δίαιτα χαμηλή σε κορεσμένα λιπαρά, μπορεί να βοηθήσει στον έλεγχο της ομοιόστασης των λιπιδίων και, κατά συνέπεια, στη μείωση του κινδύνου της εμφάνισης καρδιαγγειακών παθήσεων. Οι κυριότεροι παράγοντες που είναι υπεύθυνοι για αυτό είναι η υψηλή περιεκτικότητα σε φυτικές ίνες, ο χαμηλός γλυκαιμικός δείκτης (ένας από τους χαμηλότερους μεταξύ των τροφών που είναι πλούσιες σε υδατάνθρακες, κυρίως λόγω του υψηλού σχετικά ποσοστού αμυλόζης στα άμυλα των οσπρίων), η μεγάλη περιεκτικότητα σε ακόρεστα λιπαρά οξέα και η παρουσία κάποιων ησσόνων συστατικών, όπως οι φυτοστερόλες, οι σαπωνίνες, οι ολιγοσακχαρίτες, κτλ. Ο χαμηλός γλυκαιμικός δείκτης φαίνεται να συμβάλλει στον έλεγχο των επιπέδων της γλυκόζης στους διαβητικούς. Επίσης, οι φυτικές ίνες μπορούν να συντελέσουν στη μείωση της επαναπoρόφησης της χοληστερόλης από το παχύ έντερο, μειώνοντας τον κίνδυνο για την εμφάνιση καρκίνου του παχέος εντέρου. Τα όσπρια μπορούν, επίσης, να βοηθήσουν στη διατήρηση του σωματικού βάρους, λόγω του αισθήματος κορεσμού που δημιουργούν. Οι λεκτίνες, οι αναστολείς πρωτεασών και τα άλατα του φυτικού οξέος, που κατά κύριο λόγο θεωρούνται αντιδιατροφικοί παράγοντες (βλ. παρακάτω), έχει αναφερθεί ότι σε χαμηλές συγκεντρώσεις είναι δυνατό να έχουν βιολογική δράση με ευεργετικές για τον οργανισμό ιδιότητες - μεταξύ άλλων και αντικαρκινική δράση (Duranti, 2006; Mathers, 2002; Carnovale, 1999; Shahidi, 1997). Έχει αναφερθεί, επίσης, ότι η λεγουμίνη του ρεβιθιού μπορεί να αποτελέσει πηγή βιοδραστικών πεπτιδίων, μετά από υδρόλυση με αλκαλάση (Yust, Pedroche, Girron-Calle, Alaiz, Millan & Vioque, 2003) Πρωτεϊνικά συστατικά Οι πρωτεΐνες των οσπρίων εντοπίζονται κυρίως στους κοτυληδόνες των σπερμάτων. Το κλάσμα των πρωτεϊνών των σπερμάτων των οσπρίων παρουσιάζει 28

30 πολλές ομοιότητες για τα περισσότερα όσπρια και αποτελείται κυρίως από γλοβουλίνες (σφαιρίνες), σε ποσοστό %, και από αλβουμίνες (λευκωματίνες), σε ποσοστό %. Σε αντίθεση με τα σιτηρά, η περιεκτικότητα των οσπρίων σε προλαμίνες (διαλυτές σε υδατοαιθανολικά διαλύματα) και γλουτελίνες (διαλυτές σε αραιά διαλύματα οξέων ή βάσεων) είναι πολύ χαμηλότερη. Οι γλοβουλίνες είναι, κατά βάση, αποθηκευτικές πρωτεΐνες που εντοπίζονται στα πρωτεϊνικά σωμάτια (protein bodies) των σπερμάτων και είναι διαλυτές σε υδατικά διαλύματα αλάτων. Περιλαμβάνουν δύο κυρίως ομάδες πρωτεϊνών, τις λεγουμίνες και τις βισιλίνες οι οποίες χαρακτηρίζονται με βάση τον συντελεστή καταβύθισής τους, που είναι 11S για τις πρώτες και 7S για τις δεύτερες. Οι λεγουμίνες των οσπρίων, με μοριακό βάρος περίπου 300 kd, είναι εξαμερή, (αβ) 6, τα οποία συγκρατούνται σε μορφή τριγωνικού αντιπρίσματος με μη-ομοιοπολικούς δεσμούς, με την κάθε υπομονάδα να αποτελείται από μία όξινη (α) και μια βασική (β) πολυπεπτιδική αλυσίδα που συνδέονται μεταξύ τους με ένα δισουλφιδικό δεσμό (Σχήμα 1). Η σταθερότητα της δομής του μονομερούς αποδίδεται στους δισουλφιδικούς δεσμούς, αλλά και στον υψηλό υδρόφοβο χαρακτήρα των βασικών αλυσίδων. Οι όξινες αλυσίδες έχουν πολύ μικρότερη υδροφοβικότητα και εντοπίζονται στο εξωτερικό του μορίου, με το υδρόφιλο C-τελικό άκρο να εντοπίζεται στην επιφάνεια του μορίου. Οι βισιλίνες, που έχουν μοριακό βάρος kd, είναι τριμερείς πρωτεΐνες, και είναι συζευγμένες, μέσω ομοιοπολικού δεσμού, με έναν υδατάνθρακα, κυρίως μαννόζη ή με Ν-ακετυλο-γλυκοζαμίνη. Το ισοηλεκτρικό τους σημείο είναι ~5,5 (Linden & Lorient, 2000a; Gueguen & Cerletti, 1994; Yust, Pedroche, Girron-Calle, Alaiz, Millan & Vioque, 2003). Οι υπομονάδες των βισιλινών, σε αντίθεση με τις λεγουμίνες, δεν συνδέονται μεταξύ τους με δισουλφιδικούς δεσμούς (Casey, Domeney & Ellis, 1986). Η ολιγομερής τεταρτοταγής δομή του μορίου των λεγουμινών είναι δυνατό να μεταβληθεί όταν τροποποιηθούν οι συνθήκες της ιοντικής ισχύος και της ενεργού οξύτητας του διαλύματος. Σε τιμή ιοντικής ισχύος 0,5 mol/l, η δομή της 11S μορφής παραμένει σταθερή, ανεξάρτητα από την τιμή ph. Σε διαλύματα με χαμηλή τιμή ph και χαμηλή ιοντική ισχύ (ph 3,0 και 0,03 mol/l), ή σε διαλύματα με υψηλή τιμή ph και χαμηλή τιμή ιοντικής ισχύος (ph 8,0 και 0,03 mol/l) η εξαμερής τεταρτοταγής δομή διασπάται σε τριμερή με συντελεστή καταβύθισης 7S (Σχήμα 1). Επίσης είναι δυνατό, ανάλογα με τις συνθήκες, η διάσπαση να οδηγήσει στο σχηματισμό μονομερών που αποτελούνται από μια όξινη ή μια βασική πολυπεπτιδική αλυσίδα 29

31 (3S) ή ακόμη και να γίνει συνένωση υπομονάδων σε ολιγομερή με συντελεστή καταβύθισης 15S (Μ.Β. ~780kD) (Bos, Martin, Bikker & van Vliet, 2001). Τριμερές (7S) Εξαμερές (11S) Σχήμα 1. Όξινες (Α) και βασικές (Β) πολυπεπτιδικές αλυσίδες του μορίου της λεγουμίνης που συνδέονται μεταξύ τους με ένα δισουλφιδικό δεσμό (γραμμή μεταξύ Α και Β), καθώς και το εξαμερές (αβ) 6 και το τριμερές (αβ) 3 της, τα οποία συγκρατούνται με μη-ομοιοπολικούς δεσμούς. Οι αλβουμίνες είναι λειτουργικές πρωτεΐνες του φυτού, κυρίως ένζυμα που βοηθούν σε λειτουργίες του, όπως είναι ο μεταβολισμός συστατικών που αποτίθενται στα σπέρματα (γλυκοσιδάσες, πρωτεάσες), η ανάπτυξη (οι 2S αλβουμίνες προσφέρουν θείο κατά την ανάπτυξη του φύτρου) ή η άμυνα (λεκτίνες και αναστολείς θρυψίνης). Οι αλβουμίνες αποτελούν το υδατοδιαλυτό κλάσμα, είναι διαλυτές σε περιβάλλοντα με όξινη τιμή ph και είναι πλούσιες σε λυσίνη και θειούχα αμινοξέα, κυρίως μεθειονίνη. Σύμφωνα με τους Dhawan, Malhorta, Dahiya & Singh (1991), η περιεκτικότητα των σπερμάτων του ρεβιθιού σε αλβουμίνες, γλοβουλίνες, προλαμίνες και γλουτελίνες είναι, αντίστοιχα, 8,39-12,31, 53,44-60,29, 3,12-6,89 και 19,38-24,40%. Οι γλοβουλίνες του ρεβιθιού έχει βρεθεί ότι είναι πλούσιες σε γλουταμινικό και ασπαραγινικό οξύ. Η λεγουμίνη του ρεβιθιού είναι ένα ολιγομερές μόριο με μοριακό βάρος 276 kd που φέρει μόνο 3 δισουλφιδικούς δεσμούς στο μόριό της, γεγονός που του προσδίδει μια σχετικά χαλαρή δομή (Kumar & Venkataraman, 1980). Η λεγουμίνη αποτελεί το 64% του συνόλου των πρωτεϊνών στα σπέρματα του ρεβιθιού (Chavan, Kadam & Salunkhe, 1986). Οι όξινες αλυσίδες έχουν μοριακά βάρη kd, ενώ οι βασικές kd (Yust, Pedroche, Girron-Calle, Alaiz, Millan & Vioque, 2003). Στο κλάσμα των γλοβουλινών ο λόγος λεγουμίνη/βισιλίνη 30