ΜΕΛΕΤΗ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗΣ ΦΑΙΝΟΛΙΚΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ ΣΕ ΚΟΚΚΟΥΣ ΡΥΖΙΟΥ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΤΟΥ ΜΑΓΕΙΡΕΜΑΤΟΣ.

Transcript

1 ΜΕΛΕΤΗ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗΣ ΦΑΙΝΟΛΙΚΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ ΣΕ ΚΟΚΚΟΥΣ ΡΥΖΙΟΥ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΤΟΥ ΜΑΓΕΙΡΕΜΑΤΟΣ. ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΠΙΘΑΝΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΩΝ ΜΕΤΑΞΥ ΑΜΥΛΟΥ ΚΑΙ ΠΟΛΥΦΑΙΝΟΛΩΝ. Π. Ηγουμενίδης, Ε. Λέκκα, Β. Καραθάνος Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο, Τμήμα Επιστήμης Διαιτολογίας & Διατροφής, Ελ. Βενιζέλου 70, Καλλιθέα, 17671, Αθήνα ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η δυνατότητα εμπλουτισμού του λευκού μυλευμένου ρυζιού με πολυφαινόλες, οι οποίες απομονώθηκαν έπειτα από εκχύλιση φύλλων από το παραδοσιακό βότανο Mentha spicata (κοινώς Δυόσμος). Ο εμπλουτισμός επιχειρήθηκε να γίνει χρησιμοποιώντας μια τεχνική που προσομοιάζει τη μέθοδο παρασκευής του προβρασμένου ρυζιού (parboiled). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο εμπλουτισμός ήταν επιτυχής, καθώς το μυλευμένο ρύζι πριν το βρασμό του παρουσίασε ολικό φαινολικό περιεχόμενο (TPC) της τάξεως των 59,28 ισοδυνάμων γαλλικού οξέος (μg γαλλικού οξέος/g ρυζιού), ενώ κατά τη διάρκεια του βρασμού του εντός του ζωμού δυόσμου φάνηκε να υπάρχει μια συνεχής αύξηση του περιεχομένου του ρυζιού σε πολυφαινόλες ώσπου στο τέλος της διαδικασίας, παρουσία του εκχυλίσματος βοτάνου, η τιμή του TPC για το ρύζι έφτασε τα 653,17 ισοδύναμα γαλλικού οξέος. Όσον αφορά τις αναλύσεις που έγιναν με χρήση αέριου χρωματογράφου (GC/MS), έδειξαν ότι το καφεϊκό οξύ ήταν η πολυφαινόλη που βρισκόταν διαρκώς σε μεγαλύτερη συγκέντρωση εντός του ρυζιού, με την ποσότητά του να αυξάνεται συνεχώς από την αρχή έως το τέλος του πειράματος. Πιο συγκεριμένα το ρύζι πριν το βρασμό είχε μια συγκέντρωση σε καφεϊκό οξύ της τάξης των 11 mg/g ρυζιού, ενώ στο τέλος του πειράματος έφτασε περίπου τα 40 mg/g ρυζιού. Τέλος, από μετρήσεις που έγιναν με τεχνική διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC) φάνηκε ότι η θερμική σταθερότητα του εκχυλίσματος του βοτάνου αυξήθηκε έπειτα από την προσθήκη του στο ρύζι, καθώς και ότι υπήρξαν ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ αμύλου και φαινολικών συστατικών. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Κατά τη διάρκεια της μύλευσης το ρύζι χάνει τα περισσότερα από τα χρήσιμα μικροσυστατικά του, τα οποία περιέχονται κατά το μεγαλύτερο ποσοστό στο φλοιό και τις επιφανειακές στοιβάδες του καρπού του φυτού. Συνεπώς, ο εμπλουτισμός του ρυζιού μπορεί να χαρακτηριστεί ως αναγκαίος για πολλούς λόγους. Ένας κύριος λόγος είναι η αποκατάσταση στο μυλευμένο προϊόν των θρεπτικών συστατικών που έχουν απωλεσθεί κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μύλευσης και για την αντιστάθμιση των πιθανών απωλειών κατά την αποθήκευσή του. Ένας άλλος βασικός λόγος είναι η βελτίωση του ποσοστού λαμβανόμενης ημερήσιας ποσότητας των απαραίτητων θρεπτικών συστατικών από τον άνθρωπο, ιδιαιτέρως για τους πληθυσμούς με υψηλή επικινδυνότητα ανεπάρκειας. Ένας τρίτος λόγος είναι η βελτίωση της θρεπτικής κατάστασης του κόκκου ρυζιού, λαμβάνοντας υπόψη τόσο την επεξεργασία, όσο και τις απώλειες κατά την προετοιμασία και το μαγείρεμά του (FAO, 1996). Γενικά, το ρύζι αποτελεί έναν κατάλληλο φορέα εμπλουτισμού και αυτό οφείλεται σε πολλούς λόγους. Καλλιεργείται σε πάρα πολλές χώρες (περισσότερες από εκατό), καταναλώνεται από όλες τις ομάδες πληθυσμού άσχετα από το εισόδημά τους, σε όλες τις χώρες του κόσμου και αποτελεί βασική τροφή στις αναπτυσσόμενες χώρες. Επιπλέον, επιτρέπεται να καταναλωθεί και από άτομα με οποιοδήποτε ιατρικό πρόβλημα, επειδή είναι

2 μη αλλεργιογόνο κι ελεύθερο γλουτένης. Το ρύζι είναι πολύ σταθερό τρόφιμο με γενικά ομοιόμορφα και αναγνωρίσιμα χαρακτηριστικά κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας, συσκευασίας, αποθήκευσης και γενικά σε όλο το χειρισμό του. Τα οργανοληπτικά του χαρακτηριστικά (οσμή, γεύση, χρώμα, υφή και γενική εμφάνιση) προσδιορίζονται με απλό, γνωστό και συγκρίσιμο τρόπο. Ακόμη, η γεύση του είναι ουδέτερη, γεγονός που το καθιστά αποδεκτό από την πλειοψηφία των καταναλωτών. Τέλος, η βιομηχανική διαδικασία παραγωγής του ρυζιού δεν είναι ιδιαίτερα δαπανηρή και είναι δυνατό να γίνει ποσοτική και τελικά να υποστηρίξει τη διαδικασία εμπλουτισμού κατά ικανοποιητικό, αποδοτικό και αποτελεσματικό τρόπο, χωρίς την απαίτηση πολλών επενδύσεων για περαιτέρω εγκαταστάσεις (Henry, 1996; Kapanidis & Lee, 1996). Έως σήμερα στη βιβλιογραφία έχουν αναφερθεί διάφορες μέθοδοι εμπλουτισμού του ρυζιού όπως π.χ. η μέθοδος ψεκασμού ή επικάλυψης, η υγροθερμική επεξεργασία, η εκβολή και η ανάμιξη. Οι τεχνικές ή μέθοδοι εμπλουτισμού ταξινομούνται σε δύο κύριες ομάδες, οι οποίες είναι: η «τύπου πούδρας» και η «ολόκληρου κόκκου», που σημαίνει προσθήκη των επιθυμητών θρεπτικών συστατικών στην πούδρα ρυζιού (ρυζάλευρο) ή στην επιφάνεια των κόκκων. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να δοκιμαστεί μια τεχνική εμπλουτισμού που προσομοιάζει τη μέθοδο παρασκευής του προβρασμένου ρυζιού (parboiled). Η πηγή των χρήσιμων συστατικών (φαινολικών) επιλέχθηκε να είναι ένα παραδοσιακό βότανο Ελληνικής προέλευσης, το Mentha spicata ή κοινώς ο δυόσμος. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Αρχικά έλαβε χώρα η εκχύλιση των συστατικών από τα φύλλα του δυόσμου προκειμένου να παραληφθεί τελικά το υδατικό εκχύλισμα που χρησιμοποιήθηκε μετέπειτα για τον εμπλουτισμό του ρυζιού. Ειδικότερα, ογκομετρήθηκαν 3 L απιονισμένου νερού και προστέθηκαν σε κατσαρόλα, η οποία τοποθετήθηκε σε εστία ηλεκτρικής κουζίνας μέχρι να βράσει το νερό κι εν συνεχεία αποσύρθηκε από την εστία. Έπειτα εμβαπτίστηκαν στην κατσαρόλα 30,0 g φύλλων δυόσμου που είχαν τοποθετηθεί μέσα σε τούλι και παρέμειναν για 5 min προκειμένου να εκχυλιστούν τα συστατικά του. Η εκχύλιση υποβοηθήθηκε με περιοδική ανάδευση του μίγματος και μετά το πέρας των 5 min ο ζωμός διηθήθηκε με χρήση σουρωτηριού και διηθητικού χαρτιού, ώστε να απομακρυνθούν τα πολύ λεπτά σωματίδια δυόσμου. Το είδος ρυζιού που επιλέχθηκε να εμπλουτιστεί ήταν το λευκό μυλευμένο ρύζι τύπου «νυχάκι» του εμπορίου, ποσότητα από το οποίο (500 g) παρασκευάσθηκε με βρασμό διάρκειας 18 min σε απιονισμένο νερό όγκου 3 L. Κατά τη διάρκεια του βρασμού λήφθηκαν δείγματά ρυζιού ανά τακτά χρονικά διαστήματα (ανά 2-4 min), τα οποία τοποθετήθηκαν σε κατάψυξη (-20 C) για τουλάχιστον 24 h. Η ίδια διαδικασία επαναλήφθηκε με απιονισμένο νερό, στο οποίο όμως ήταν διαλυμένη συγκεκριμένη ποσότητα υδατικού εκχυλίσματος δυόσμου (1% κ.ο.), το οποίο παραλήφθηκε όπως περιγράφεται παραπάνω. Όλα τα δείγματα ρυζιού που παραλήφθηκαν ξηράνθηκαν με λυοφιλίωση και στη συνέχεια κονιορτοποιήθηκαν με τη βοήθεια γουδιού και γουδοχεριού, προκειμένου να είναι πιο αποδοτική η εκχύλιση των πολυφαινολικών συστατικών που προσρόφησαν από το ζωμό κατά το βρασμό. Ο διαλύτης που επιλέχθηκε για την απομόνωση των συστατικών του υδατικού εκχυλίσματος δυόσμου από το ρύζι ήταν μεθανόλη αναλυτικής καθαρότητας (Merck) λόγω μεγαλύτερης εκχυλιστικής ικανότητας σε σχέση με άλλους διαλύτες που δοκιμάστηκαν. Ειδικότερα, από κάθε δείγμα εμπλουτισμένου και μη ρυζιού ζυγίστηκε 1 g (ακρίβεια τεσσάρων δεκαδικών ψηφίων) και τοποθετήθηκε σε γυάλινο δοκιμαστικό σωλήνα. Στο σωλήνα προστέθηκαν με πιπέττα Pasteur 5 ml μεθανόλης, ο σωλήνας πωματίστηκε και το διάλυμα αναδεύτηκε σε

3 συσκευή vortex για τουλάχιστον 30 sec. Στη συνέχεια, οι δοκιμαστικοί σωλήνες τοποθετήθηκαν σε φυγόκεντρο (Hermle Z320) για 5 min στις 2000 rpm. Τα υπερκείμενα υγρά της φυγοκέντρησης συλλέχθηκαν με πιπέττα Pasteur και εισήχθησαν σε νέους καθαρούς δοκιμαστικούς σωλήνες. Οι δοκιμαστικοί σωλήνες με τα υπερκείμενα υγρά τοποθετήθηκαν σε συστημα φυγοκεντρικής εξάτμισης υπό κενό (Speedvac) σε θερμοκρασία 37 ο C για εξάτμιση του διαλύτη. Η διαδικασία επαναλήφθηκε άλλες τρεις φορές (συνολικά 4 εκχυλίσεις) και κάθε φορά το υπερκείμενο τοποθετείτο στον ίδιο δοκιμαστικό σωλήνα. Μετά το πέρας και της τέταρτης φυγοκέντρησης τα υπερκείμενα αφέθηκαν στη συσκευή Speedvac μέχρι πλήρους εξάτμισης, οπότε παραλήφθηκε το καθαρό εκχύλισμα των δειγμάτων ρυζιού σε ξηρή μορφή. Το εκχύλισμα αυτό αναδιαλύθηκε σε 1 ml μεθανόλης προκειμένου να υποβληθεί σε περαιτέρω αναλύσεις. Μέρος του αναδιαλυμένου εκχυλίσματος (500 μl) για κάθε δείγμα παραλήφθηκε με αυτόματη πιπέττα και τοποθετήθηκε σε vial όπου προστέθηκαν επιπλέον 50 μl εσωτερικού προτύπου πολυφαινολών (3-4-υδροξυ-φαινυλο-1-προπανόλη). Τα διαλύματα εντός των vials τοποθετήθηκαν σε συσκευή speedvac, ώστε να εξατμιστούν μέχρι ξηρού, και μετά το πέρας της εξάτμισης αναδιαλύθηκαν σε 250 μl κατάλληλου υγρού BSTFA (Δι-(τριμεθυλοσιλυλο)- τριφθοροακεταμίδιο) και πωματίστηκαν προκειμένου οι περιεχόμενες πολυφαινόλες να υποστούν αντίδραση σιλυλίωσης. Η διαδικασία της σιλυλίωσης υποβοηθήθηκε από ανάδευση των vials σε συσκευή vortex και επώαση των δειγμάτων σε υδατόλουτρο (Memmert) για χρόνο 20 min σε θερμοκρασία 70 C. Στη συνέχεια τα δείγματα τοποθετήθηκαν σε σύστημα αέριας χρωματογραφίας φασματοσκοπίας μάζας (GC/MS Agilent) για να μελετηθούν ως προς την παρουσία συγκεκριμένων πολυφαινολικών συστατικών με βάση μεθοδολογία που αναπτύχθηκε κατά το παρελθόν από τους Kalogeropoulos et al. (2007). Εκτός από τον ποσοτικό προσδιορισμό επιμέρους πολυφαινολών στα μεθανολικά εκχυλίσματα του σκέτου και του εμπλουτισμένου ρυζιού, εκτιμήθηκε και το ολικό φαινολικό περιεχόμενο των δειγμάτων (TPC) χρησιμοποιώντας τη φωτομετρική μέθοδο Folin- Ciocalteau. Πιο συγκεκριμένα σε σωλήνες eppendorf προστέθηκε δις- απεσταγμένο νερό όγκου 790 μl κι έπειτα 10 μl από κάθε αναδιαλυμένο εκχύλισμα ρυζιού (στα δύο δείγματα ελέγχου blank που παρασκευάστηκαν προστέθηκαν 10 μl μεθανόλης, αντί του δείγματος). Στη συνέχεια ακολούθησε προσθήκη 50 μl αντιδραστηρίου Folin-Ciocalteu (Merck) και το μίγμα αναδεύτηκε σε συσκευή vortex. Κατόπιν, σε κάθε eppendorf έγινε προσθήκη 150 μl κορεσμένου διαλύματος Na 2 CO 3 (20% κ.ο.) και το μίγμα ανακινήθηκε ξανά. Ακολούθησε παραμονή των δειγμάτων στο σκοτάδι για τουλάχιστον 2 ώρες. Τα προϊόντα της αντίδρασης φωτομετρήθηκαν στα 750 nm (φασματοφωτόμετρο Analyticjena Specord 200) ως προς το δείγμα ελέγχου (blank), ενώ για την αξιολόγηση των μετρήσεων της απορρόφησης κατασκευάστηκε πρότυπη καμπύλη αναφοράς με γαλλικό οξύ (Gallic Acid, GA, Sigma Aldrich) και τα αποτελέσματα εκφράστηκαν ως ισοδύναμα γαλλικού οξέος (GAE). Η πρότυπη καμπύλη αναφοράς για τη μέθοδο Folin-Ciocalteau κατασκευάστηκε ως εξής: από μητρικό διάλυμα γαλλικού οξέος παρασκευάστηκε, με αραίωση, διάλυμα εργασίας συγκέντρωσης 1000 μg/ml (1 mg/ml). Από το διάλυμα εργασίας παρασκευάστηκαν διαλύματα συγκέντρωσης 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 και 900 μg/ml. Ακολούθησε η αναλυτική πορεία που περιγράφηκε παραπάνω για τον προσδιορισμό του πολυφαινολικού περιεχομένου των δειγμάτων. Οι μετρήσεις της απορρόφησης στα 750 nm χρησιμοποιήθηκαν για το σχεδιασμό πρότυπης καμπύλης αναφοράς (Σχήμα 1).

4 Σχήμα 1: Πρότυπη καμπύλη γαλλικού οξέος (gallic acid - GA)μg/mL Τέλος, με χρήση διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC) αναλύθηκε η θερμική σταθερότητα λυοφιλιωμένων δειγμάτων λευκού μυλευμένου ρυζιού, εμπλουτισμένου ρυζιού και υδατικού εκχυλίσματος δυόσμου. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε διάταξη διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (Perkin Elmer Pyris 6 DSC). Αναλυτικότερα, ζυγίστηκαν σε ζυγό ακριβείας 4 δεκαδικών ψηφίων (Chyo JL-180) 10 mg από κάθε είδος δείγματος, που βρισκόταν σε μορφή σκόνης, με ακρίβεια ±0,1 mg. Η ποσότητα αυτή τοποθετήθηκε σε καψίδιο αλουμινίου (χωρητικότητας 30 μl) και σφραγίστηκε ερμητικά με τη βοήθεια ειδικού οργάνου (συσκευή Perkin Elmer). Το κάθε καψίδιο, στη συνέχεια, τοποθετήθηκε στο φούρνο του οργάνου DSC μαζί με ένα άδειο καψίδιο που λειτουργεί ως τυφλό. Ο φούρνος σφραγίστηκε και διαβιβάστηκε σε αυτόν αέριο άζωτο με ροή 20 ml/min. Σημειωτέον το καλιμπράρισμα του οργάνου έγινε χρησιμοποιώντας πρότυπα δείγματα ινδίου και ψευδαργύρου. Οι αρχικές αναγνωριστικές μετρήσεις ροής θερμότητας για κάθε δείγμα πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκρασιακό εύρος μεταξύ C. Οι μετρήσεις που οδήγησαν και στην εξαγωγή των αποτελεσμάτων έλαβαν τελικά χώρα στο θερμοκρασιακό εύρος C. Ειδικότερα, η θερμοκρασια του φούρνου ορίστηκε στους 50 C, όπου παρέμεινε για 1 min, και η τελική στους 230 C. Η θερμοκρασία σε κάθε μέτρηση αυξανόταν με ρυθμό 10 C/min. Τελικά λήφθηκαν τα χαρακτηριστικά θερμογραφήματα για κάθε είδος δείγματος και συγκρίθηκαν μεταξύ τους. Για κάθε είδος δείγματος έλαβαν χώρα τουλάχιστον 3 επαναλήψεις του πειράματος για καλύτερη επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Τα αποτελέσματα των μετρήσεων για προσδιορισμό επιμέρους πολυφαινολικών συστατικών στο σκέτο και το εμπλουτισμένο ρύζι με βάση πρότυπη μέθοδο που αναπτύχθηκε σε όργανο GC/MS (Kalogeropoulos et al., 2007) έδειξαν ότι το λευκό μυλευμένο ρύζι εμπλουτίστηκε κατά τη διάρκεια του βρασμού, σε μικρό ή μεγαλύτερο βαθμό, από όλες σχεδόν τις πολυφαινόλικές ουσίες που βρέθηκαν να υπάρχουν στο υδατικό εκχύλισμα δυόσμου με την ίδια μέθοδο (Λέκκα, 2012). Αυτές που παρουσίασαν μια ιδιαίτερη αύξηση στο ρύζι με το χρόνο βρασμού ήταν κατά σειρά το καφεϊκό οξύ, το 3,4 δι-υδρόξυ-φαινυλοξικό οξύ, το πρωτοκατεχικό οξύ, το συριγγικό οξύ, το φερουλλικό οξύ, το βανιλλικό οξύ, η βανιλίνη και το π-υδρόξυ-βενζοϊκό οξύ. Είναι χαρακτηριστικό ότι το λευκό μυλευμένο ρύζι πριν το

5 βρασμό βρέθηκε να περιέχει ίχνη της τάξεως των ng/g ρυζιού από ορισμένες πολυφαινόλες που εξετάστηκαν, γεγονός που φαίνεται να συμβαδίζει με προϋπάρχουσες σχετικές μελέτες (Zhou et al., 2004), ενώ μετά το πέρας των 18 min του βρασμού η ποσότητα κάποιων εξ αυτών στο εμπλουτισμένο ρύζι είχε φτάσει τις μερικές δεκάδες μg/g ρυζιού. Παρακάτω παρουσιάζεται ενδεικτικό διάγραμμα της μεταβολής της συγκέντρωσης του καφεϊκού οξέος στο ρύζι σε συνάρτηση με το χρόνο βρασμού (Σχήμα 2). Η συγκέντρωση του καφεϊκού οξέος κυμαίνεται από 11,5 μg/g ρυζιού σε μηδενικό χρόνο βρασμού και φτάνει έως και τα 38,5 μg/g ρυζιού έπειτα από 18 min βρασμού σε εκχύλισμα δυόσμου, δηλαδή η ποσότητά του στο ρύζι φαίνεται έχει υπερτριπλασιαστεί μετά το πέρας του βρασμού. Παράλληλα, η αύξηση της συγκεκριμένης πολυφαινόλης στο εμπλουτισμένο ρύζι δείχνει να είναι σχεδόν γραμμική με το χρόνο βρασμού. Σχήμα 2: Μεταβολή της ποσότητας του καφεϊκού οξέος που περιέχεται στα εξετασθέντα δείγματα εμπλουτισμένου ρυζιού σε σχέση με το χρόνο βρασμού Εκτός από τις μετρήσεις σε συσκευή GC/MS που αφορούσαν στην παρουσία επιμέρους πολυφαινολικών ουσιών στο εμπλουτισμένο ρύζι, πραγματοποιήθηκαν και έμμεσες μετρήσεις του ολικού πολυφαινολικού περιεχομένου του ρυζιού χρησιμοποιώντας τη φωτομετρική μέθοδο Folin-Ciocalteu. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων παρουσιάζονται στον Πίνακα 1 και έχουν εκφραστεί σε ισοδύναμα γαλλικού οξέος (GAE), ενώ απεικονίζονται και σε διάγραμμα (Σχήμα 3). Από την καμπύλη του Σχήματος 3 φαίνεται πως υπάρχει σαφής αυξητική τάση των ολικών πολυφαινολών στο εμπλουτισμένο ρύζι σε συνάρτηση με το χρόνο βρασμού. Το γεγονός αυτό μπορεί να αποδοθεί στη συνεχή αύξηση της περιεκτικότητας των κόκκων του ρυζιού σε νερό, το οποίο συμπαρασύρει και φαινολικά συστατικά από το εκχύλισμα του δυόσμου.

6 Πίνακας 1: Μεταβολή των ολικών πολυφαινολών (μg ισοδυνάμων GAE/g ρυζιού) σε συνάρτηση με το χρόνο βρασμού Χρόνος Ισοδύναμα Γαλλικού οξέος Βρασμού (min) (μg/g ρυζιού) 0 59, , , , , , , ,17 Σχήμα 3: Μεταβολή ολικού πολυφαινολικού περιεχομένου (μg ισοδυνάμων γαλλικού οξέος GAE/g ρυζιού) των εξετασθέντων δειγμάτων εμπλουτισμένου ρυζιού σε σχέση με το χρόνο βρασμού Έπειτα από την άμεση και έμμεση επιβεβαίωση του εμπλουτισμού του ρυζιού με φαινολικά συστατικά, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις για να διαπιστωθεί η θερμική σταθερότητα του εκχυλίσματος δυόσμου εντός των δειγμάτων ρυζιού και η πιθανότητα δημιουργίας συμπλόκων εγκλεισμού μεταξύ του αμύλου που περιέχεται στο ρύζι και του υδατικού εκχυλίσματος του βοτάνου. Αρχικά, από το χαρακτηριστικό θερμογράφημα DSC που παρουσιάζεται στο Σχήμα 4 για το λυοφιλιωμένο υδατικό εκχύλισμα δυόσμου παρατηρούνται τα εξής: Η κύρια ενδόθερμη καμπύλη ξεκινά στους 174,79 C, επέρχεται τήξη του εκχυλίσματος στους 178,77 C, όπου κορυφώνεται το ενδόθερμο φαινόμενο και η συνολική μεταβολή της ενθαλπίας του δείγματος κατά την τήξη (ολική προσρόφηση θερμότητας) φάνηκε να είναι της τάξης των ΔΗ=175 Joule/g δείγματος. Η τελική αποσύνθεση του εκχυλίσματος δυόσμου, με βάση άλλο θερμογράφημα που δεν παρατίθεται στην παρούσα εργασία, φαίνεται να συμβαίνει σε θερμοκρασίες άνω των 250 C, όπου παρουσιάζονται διαδοχικά εξώθερμα φαινόμενα κατά τη θέρμανση.

7 Σχήμα 4: DSC θερμογράφημα για το λυοφιλιωμένο υδατικό εκχύλισμα δυόσμου Όσον αφορά το λευκό μυλευμένο, μη βρασμένο και λυοφιλιωμένο ρύζι (κονιορτοποιημένο), από το χαρακτηριστικό θερμογράφημα DSC που παρουσιάζεται στο Σχήμα 5 διακρίνονται τα εξής: Υπάρχει μια κύρια ενδόθερμη καμπύλη, η οποία ξεκινά από τους 185,64 C, κορυφώνεται σε θερμοκρασία 187,86 C και η προσρόφηση θερμότητας από το δείγμα βρέθηκε να είναι της τάξης των ΔΗ=120 Joule/g ρυζιού. Από πίνακες κορεσμένου ατμού βρέθηκε ότι η ειδική ενθαλπία εξάτμισης του νερού στους 188 C ισούται με 1986 Joule/g νερού. Η συγκεκριμένη ενδόθερμη θα μπορούσε να αποδοθεί σε απώλεια υγρασίας που είτε εξακολουθεί να υπάρχει στο ρύζι, ακόμα και έπειτα από ξήρανση με κατάψυξη, είτε προσροφήθηκε φυσικά στο δείγμα από τον ατμοσφαιρικό αέρα μέχρι τη στιγμή της σφράγισής του. Με βάση τα παραπάνω δεδομένα που αφορούν τις ενθαλπίες του νερού και του δείγματος ρυζιού θα έπρεπε η απομακρυνόμενη υγρασία από το ρύζι να αντιστοιχεί σε ποσοστό περίπου 6% κ.β. Προκειμένου να φανεί το % κ.β. ποσοστό επί του δείγματος, στο οποίο αντιστοιχεί η απώλεια βάρους, η οποία σχετίζεται με τη συγκεκριμένη ενδόθερμη καμπύλη πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις για το σκέτο ρύζι σε άλλα 2 δείγματα που δε σφραγίστηκαν με καπάκι (ανοικτά) και έτρεξαν σε θερμοκρασιακά εύρη C και C αντιστοίχως. Το πρώτο δείγμα ζυγίστηκε πριν και μετά τη θέρμανση και βρέθηκε να παρουσιάζει απώλεια βάρους της τάξης του 6%, ενώ δεν παρατηρήθηκε σε αυτό κάποια ιδιαίτερη καστάνωση ή αλλαγή της μορφής των κόκκων. Αντίστοιχη διαδικασία ακολουθήθηκε και για το δεύτερο δείγμα (θέρμανση έως 220 C), η οποία έδειξε ότι επήλθε ελαφρά καστάνωση, χωρίς τήξη των κόκκων, καθώς και απώλεια βάρους δείγματος της τάξης του 7% κ.β. Επιπλέον, και στα 2 παραπάνω ανοικτά δείγματα η επανάληψη της μέτρησης (rescan), αφού σφραγίστηκε το καπάκι δεν έδειξε κανένα απολύτως ενδόθερμο φαινόμενο σε θερμοκρασίες έως και 230 C. Με βάση αυτά ενισχύεται ο ισχυρισμός ότι η ενδόθερμη καμπύλη στο αρχικό (κλειστό) δείγμα ρυζιού αφορά απώλεια υγρασίας, η οποία λόγω λυοφιλίωσης, ήταν γνωστό εξ αρχής ότι πιθανότατα αντιστοιχεί σε ποσοστό μικρότερο του 10% κ.β. του δείγματος ρυζιού.

8 Σχήμα 5: DSC θερμογράφημα για το λευκό μυλευμένο ρύζι Το τελευταίο είδος δείγματος που εξετάστηκε με τη μέθοδο DSC ήταν το εμπλουτισμένο ρύζι που ξηράνθηκε με λυοφιλίωση αφότου είχε βράσει για 18 min σε ζωμό υδατικού εκχυλίσματος δυόσμου. Από το χαρακτηριστικό θερμογράφημα που προέκυψε (Σχήμα 6) παρατηρήθηκε ότι προσομοιώνει σε μεγάλο βαθμό το αντίστοιχο που αφορούσε το σκέτο ρύζι (Σχήμα 5). Ειδικότερα, εμφανίζεται μια κύρια ενδόθερμη καμπύλη ξεκινώντας από τους 185,17 C και κορυφώνεται στους 187,56 C, ενώ αντιστοιχεί σε αυτή προσροφούμενη ενέργεια της τάξης των ΔΗ=160 Joule/g εμπλουτισμένου ρυζιού. Επιπλέον, το συγκεκριμένο θερμογράφημα δείχνει ότι δεν παρουσιάζεται κάποια ξεκάθαρη ενδόθερμη κορυφή έως και τους 185 C, άρα φαίνεται να εξαφανίζει την ενδόθερμη που αφορά την τήξη του εκχυλίσματος δυόσμου που περιέχεται στο ρύζι και κατ επέκταση να αυξάνει τη θερμική σταθερότητα του δυόσμου. Θα μπορούσε μάλιστα να θεωρηθεί ότι δημιουργείται κάποιας μορφής σύμπλοκο του υδατικού εκχυλίσματος δυόσμου με το άμυλο του ρυζιού. Ωστόσο για την επιβεβαίωση του συγκεκριμένου ισχυρισμού θα απαιτούνταν η εκτέλεση κάποιων επιπλέον πειραμάτων με σκοπό την ανέυρεση του σημείου τήξεως του πιθανού συμπλόκου εγκλεισμού που δημιουργείται ή ακόμα και η χρήση άλλων τεχνικών πέραν της DSC. Για τη διερεύνηση της προέλευσης της κύριας ενδόθερμης μελετήθηκε και σε αυτήν την περίπτωση, όπως έγινε με το σκέτο ρύζι, η απώλεια βάρους των δειγμάτων του εμπλουτισμένου ρυζιού έπειτα από θέρμανση με ανοιχτό καπάκι σε θερμοκρασιακά εύρη C και C. Η απώλεια βάρους του εμπλουτισμένου ρυζιού που μετρήθηκε και στις 2 μετρήσεις έδειξε να είναι της τάξεως του 8% κ.β., ενώ παρατηρήθηκε ελαφρά καστάνωση του δείγματος μόνο για τη θέρμανση στο εύρος C. Το συγκεκριμένο αποτέλεσμα ταυτίζεται σχεδόν απόλυτα με το θεωρητικά αναμενόμενο με βάση το ΔΗ που βρέθηκε παραπάνω για την ενδόθερμη κορυφή και την ειδική ενθαλπία εξάτμισης του νερού στους 188 C (1986 Joule/g νερού). Έτσι η παρουσία της κύριας ενδόθερμης και σε αυτό το θερμογράφημα θα μπορούσε να αποδοθεί σε απώλεια υγρασίας από το εμπλουτισμένο ρύζι.

9 Σχήμα 6: DSC θερμογράφημα για το εμπλουτισμένο ρύζι Τέλος, από συμπληρωματικές μετρήσεις που δεν παρουσιάζονται στην παρούσα εργασία προέκυψε ότι η τήξη του δείγματος σκέτου και εμπλουτισμένου ρυζιού (ενδόθερμη), καθώς και η αποσύνθεση των δειγμάτων (εξώθερμες) φάνηκαν να επέρχονται σε θερμοκρασίες άνω των 270 C γεγονός που εξηγείται και από την τήξη της αμυλόζης, η οποία λαμβάνει χώρα σε αντίστοιχες θερμοκρασίες με βάση τη βιβλιογραφία. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από την παρούσα μελέτη φάνηκε ότι το υδατικό εκχύλισμα των φύλλων δυόσμου μπορεί να χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για τον εμπλουτισμό του ρυζιού με φυσικές πολυφαινόλες. Μετά το πέρας της διαδικασία βρασμού 18 min σε ζωμό δυόσμου εντοπίστηκαν στο ρύζι πολυφαινολικά συστατικά όπως το καφεϊκό οξύ, το 3,4 δι-υδρόξυ-φαινυλοξικό οξύ, το πρωτοκατεχικό οξύ, το συριγγικό οξύ, το φερουλλικό οξύ, το βανιλλικό οξύ, η βανιλίνη, το π- υδρόξυ-βενζοϊκό οξύ, κ.α., ορισμένα από τα οποία μάλιστα σε αρκετά υψηλότερες συγκεντρώσεις σε σχέση με τις αντίστοιχες τους στο ρύζι πριν το βρασμό. Επιπλέον, η συνεχώς αυξανόμενη πρόσληψη πολυφαινολικών ουσιών από το ρύζι με το χρόνο βρασμού επιβεβαιώθηκε και από έμμεσες μετρήσεις του ολικού φαινολικού περιεχομένου των δειγμάτων που έγιναν με τη μέθοδο Folin-Ciocalteau. Τέλος, όσον αφορά τη θερμική σταθερότητα του υδατικού εκχυλίσματος δυόσμου φάνηκε να αυξάνεται έπειτα από την προσρόφηση του στους κόκκους του ρυζιού. Μάλιστα κρίθηκε πολύ πιθανή η δημιουργία συμπλόκων εγκλεισμού των συστατικών του εκχυλίσματος εντός της δομής του αμύλου του ρυζιού. Για να αποδειχθεί ωστόσο αυτός ο ισχυρισμός απαιτείται η εκτέλεση επιπλέον πειραματικών μετρήσεων. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] FAO, Technical Meeting, November 1995, Rome, (1996). [2] Henry R.J., Cereal Grain Quality (1 st ed., pp. 55, 65-66), Chapman & Hall, UK, (1996). [3] Kapanidis A.N. and Lee T.C., J. Agric. Food Chem., 44(2): (1996). [4] Kalogeropoulos N., Chiou A., Mylona A., Ioannou M.S. and Andrikopoulos N.K., Food Chem. 100(2): (2007). [5] Zhou Z., Robards K., Helliwell S. and Blanchard C., Food Chem. 87(3): (2004). [6] Λέκκα Ε., Πτυχιακή μελέτη, Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο, Αθήνα, (2012) σελ