ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΔΙΑΙΤΟΛΟΓΙΑΣ-ΔΙΑΤΡΟΦΗΣ Πτητικά συστατικά άγριων και εκτρεφομένων κρανιών (Argyrosomus regius) Ιωάννης Γιογιός 1,2, Κρίτων Γρηγοράκης 2, Κοσμάς Ναθαναηλίδης 3, Νίκος Καλογερόπουλος 1 1 Τμήμα Επιστήμης Διαιτολογίας-Διατροφής, Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο 2 Ινστιτούτο Υδατοκαλλιεργειών, Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών 3 Τμήμα Τεχνολογίας Αλιείας & Υδατοκαλλιεργειών, ΑΤΕΙ Μεσολογγίου 1
ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Μεσογειακές Υδατοκαλλιέργειες Εξέλιξη της παραγωγής των υδατοκαλλιεργειών στη Μεσόγειο (Πηγή: FAO Fishstat) Τα εκτρεφόμενα ιχθυηρά αντιπροσωπεύουν ένα αυξανόμενο μερίδιο στην αγορά των ιχθυηρών ενώ υπάρχει αυξημένη ζήτηση για εισαγωγή νέων ειδών στην ιχθυοκαλλιέργεια 2
ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Διάρθρωση Ελληνικής Υδατοκαλλιέργειας Source: Med Aqua Market national country report (Barazi, 2010) Τσιπούρα + λαβράκι Η Ελλάδα κατέχει το μεγαλύτερο μερίδιο στην παραγωγή εκτρεφόμενης τσιπούρας και λαυρακιού στην Μεσόγειο - καλύπτει 52% της Μεσογειακής παραγωγής Τα καλλιεργούμενα είδη αποτελούν εθνικό προϊόν όπως το ελαιόλαδο, το βαμβάκι και ο καπνός 3
ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Έρευνα για νέα είδη για υδατοκαλλιέργεια Κρανιός (Argyrosomus regius) 4
ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Ερευνητικό Πλαίσιο Πλεονεκτήματα εκτροφής του κρανιού: 1. Υψηλοί ρυθμοί ανάπτυξης, χαμηλή θνησιμότητα, καλή απόδοση φιλέτου 2. Άπαχο ψάρι 3. Προσαρμόζεται εύκολα στις συνθήκες εκτροφής που εφαρμόζονται για το λαυράκι και την τσιπούρα 4. Ωραία εμφάνιση (Chatzifotis et al., 2010; Committee on Aquaculture, 2013; FAO, 2005; Grigorakis et al., 2011; Hernàndez et al., 2009; Roo et al., 2010; Suquet et al., 2009) 5
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη των πτητικών συστατικών σε ιστούς κρανιού (Argyrosomus regius) από διάφορα πειράματα εκτροφής Πρώτη φορά γίνεται μελέτη των πτητικών ενώσεων σε ιστούς κρανιού Πραγματοποιήθηκαν 3 πειράματα εκτροφής : Πείραμα Εκτροφής 1 Επίδραση σύστασης λίπους της τροφής στην ποιότητα εκτρεφομένων κρανιών Πείραμα Εκτροφής 2 Πείραμα Εκτροφής 3 Επίδραση της ανάπτυξης στην ποιότητα εκτρεφομένων κρανιών Επίδραση του μεγέθους στην ποιότητα εκτρεφομένων κρανιών Επιπρόσθετα Αξιολόγηση της ποιότητας άγριου κρανιού 6
ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ: ΑΡΩΜΑ Κύριες διαδρομές για τον σχηματισμό πτητικών ενώσεων σε ιστούς ιχθύων Τα φρέσκα ψάρια δεν έχουν πρακτικά καμία οσμή 7
Προτεινόμενος μηχανισμός ενζυμικής βιοσύνθεσης πτητικών ουσιών σε ψάρια και θαλασσινά από το EPA (Kawai, 1996) OH EICOSAPENTAENOIC ACID (EPA) 12-Λιποξυγονάση O 15-Λιποξυγονάση OH OH... OOH LYASE O HOO LYASE O O O OH (Z,Z) 3,6-Εννεαδιενάλη O HO O... (Z) 3-Εξενάλη LYASE OH (Z)1,5-Οκταδιεν-3-όλη (E,Z) 2,6-Εννεαδιενάλη O OH 1-Πεντεν-3-όλη (E) 2-Εξενάλη O OH O (Z)1,5-Οκταδιεν-3-όνη (E,Z) 3,6-Εννεαδιεν-1-όλη OH (Z) 3-Εξεν-1-όλη Kawai (1996) 8
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΠΟΡΕΙΑ 9
ΜΕΘΟΔΟΙ Λιπαρά οξέα Folch et al. (1957) / Christie (1969) GC-FID Αμινοξέα HPLC Πτητικά συστατικά Εντάσεις αρωμάτων SDE (ταυτόχρονη απόσταξη-εκχύλιση) GC-MS Od. Thr. V. = ppb ένωσης στο δείγμα / Od. Thr. ένωσης (σε ppb) στους 20 C σε υδατικό περιβάλλον 10
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: ΠΡΟΦΙΛ ΛΙΠΑΡΩΝ ΟΞΕΩΝ Τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα είναι κυρίως υπεύθυνα για το σχηματισμό πτητικών ενώσεων ΠΕΙΡΑΜΑ 1 ΠΕΙΡΑΜΑ 2 ΠΕΙΡΑΜΑ 3 ΑΓΡΙΟΣ ΚΡΑΝΙΟΣ 14:0 25 20 15,45 20,56 21,22 24,00 24,81 26,53 27,74 28,97 30,12 30,69 31,64 34,88 35,82 36,74 20:1n-9 22:1n-9 16:1n-7 22,29 36,56 14,85 21,07 18:2n-6 DHA 16:0 18:1n-9 % Λιπαρά οξέα 15 10 5 0 Σ1 (7,5%) Σ2 (11,5%) Σ3 (17%) Ομ. Α Ομ. Β Ομ. Γ Μικρός Μεγάλος Άγριος 18:2ω6 (LA) 20:4ω6 (ARA) 20:5ω3 (EPA) 22:6ω3 (DHA) Αύξηση της περιεκτικότητας των σιτηρεσίων σε ιχθυέλαιο: Συσσώρευση ARA (20:4ω6) και DHA (22:6ω3) στους μυς του κρανιού Αύξηση μεγέθους: αύξηση των ARA και ΕΡΑ (20:5ω3) στους μυς του κρανιού αύξηση των επιπέδων του DHA σε συνδυασμό με την επίδραση της εποχικότητας Άγριος κρανιός: Αυξημένα ποσοστά ARA και μειωμένα ποσοστά LA (18:2ω6) σε σχέση με τους εκτρεφόμενους κρανιούς 11
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Α. Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές στα αμινοξέα (πρόδρομες ενώσεις πτητικών συστατικών) μεταξύ καλλιεργημένου και άγριου κρανιού Β. Δεν ανιχνεύθηκαν πτητικά συστατικά-δείκτες μικροβιολογικών και οξειδωτικών αλλοιώσεων (ένδειξη φρεσκότητας) Η διαφοροποίηση του αρώματος οφείλεται κατά κύριο λόγο σε διαφορές του προφίλ των λιπαρών οξέων Οι πτητικές αλδεΰδες, αλκοόλες και κετόνες έχουν χαμηλά κατώφλια ανίχνευσης και θεωρούνται ότι σε χαμηλές συγκεντρώσεις δίνουν την αίσθηση του αρώματος των φρέσκων ψαριών (Olafsdottir & Jonsdottir, 2010) Κετόνες Αλδεΰδες Αλκοόλες ΑΡΩΜΑ 12
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: ΠΤΗΤΙΚΑ ΣΥΣΥΤΑΤΙΚΑ ΠΕΙΡΑΜΑ 1 ΠΕΙΡΑΜΑ 2 ΠΕΙΡΑΜΑ 3 ΑΓΡΙΟΣ ΚΡΑΝΙΟΣ 5.00 Αλκοόλες Κετόνες Aλδεΰδες Υδρογονάνθρακες 4.00 μg/kg 3.00 2.00 1.00 0.00 Σ1 (7,5%) Σ2 (11,5%) Σ3 (17%) Ομ. Α Ομ. Β Ομ. Γ Μικρός Μεγάλος Άγριος Συνολικά ταυτοποιήθηκαν περισσότερες από 100 ενώσεις Μικρότερα ψάρια: Περισσότερες συνολικά πτητικές ενώσεις Σιτηρέσια: Αύξηση συνόλου πτητικών ενώσεων - αλκοολών με αύξηση ιχθυελαίου Αλδεΰδες: Μέγιστο ποσοστό στον άγριο κρανιό Κετόνες: Μείωση με την αύξηση του μεγέθους 13
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: ΠΤΗΤΙΚΑ ΣΥΣΥΤΑΤΙΚΑ C5 και C6 αλδεΰδες και αλκοόλες συνδέονται με θετικές νότες (green notes) 2.00 1.60 ΠΕΙΡΑΜΑ 1 ΠΕΙΡΑΜΑ 2 ΠΕΙΡΑΜΑ 3 C5 Αλκοόλες C5 Αλδεΰδες C6 Αλδεΰδες ΑΓΡΙΟΣ ΚΡΑΝΙΟΣ 1.20 μg/kg 0.80 0.40 0.00 Σ1 (7,5%) Σ2 (11,5%) Σ3 (17%) Ομ. Α Ομ. Β Ομ. Γ Μικρός Μεγάλος Άγριος Ιχθυέλαιο σε Σιτηρέσια: Αυξημένα ποσοστά C5 αλκοολών Ανάπτυξη: Χαμηλά, παρόμοια ποσοστά ενώσεων με θετικές νότες Μέγεθος: Αύξηση των C5 αλκοολών ενώ μείωση των C5 αλδεϋδών με την αύξηση του μεγέθους Άγριος: Περισσότερες αλδεΰδες και συνολικά ενώσεις με θετικές νότες 14
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: ΚΥΡΙΕΣ ΠΤΗΤΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ ΠΟΥ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΖΟΥΝ ΤΟ ΑΡΩΜΑ ΦΡΕΣΚΟΥ ΚΡΑΝΙΟΥ Ελαιώδες - Λιπαρό - Γεύση βουτύρου Πεντανάλη 2,3-βουτανεδιόνη, 2,3- πεντανεδιόνη, 2,3-εξανεδιόνη, 2,3-οτανεδιόνη, 3-υδρόξυ-2βουτανόνη 1-οκτανόλη, 3-πεντανόλη Ψάρι - Μουρουνέλαιο - Ταγγό (Ε,Ζ)-2,4-επταδιενάλη, 2,4- δεκαδιενάλη, (Ζ)-4- επτενάλη ΑΡΩΜΑ Λιπώδες Κηρώδες Οκτανάλη, εννεανάλη, (Ε)-2-δεκενάλη Γρασίδι - Αγγούρι - Φρουτώδες 1-πεντεν-3-ολη, (Ζ)-2-πεντεν-1-όλη 1-πεντεν-3-ονη, 2-πεντανόνη, Εξανάλη, δεκανάλη, (Ε,Ε)-2,4-εξαδιενάλη, (Ε,Ε)-2,4-επταδιενάλη, (Ε,Ζ)- 2,4-εννεαδιενάλη, 2,4-οκταδιενάλη, (Ε)-2- πεντενάλη, (Ζ)-2-εξενάλη, (Ζ)-2-επτενάλη 15
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: ΣΤΑΘΜΙΣΜΕΝΕΣ ΕΝΤΑΣΕΙΣ ΑΡΩΜΑΤΩΝ ΠΟΥ ΠΡΟΣΔΙΔΟΥΝ ΟΙ ΠΤΗΤΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ ΣΕ ΚΡΑΝΙΟΥΣ OTV = ppb ένωσης / ppb Od. Thr. ένωσης 2000.0 ΠΕΙΡΑΜΑ 1 Γρασίδι Φρουτώδες Ελαιώδες Λιπαρό Γεύση βουτύρου Λιπώδες Κηρώδες Ψάρι - Μουρουνέλαιο - Ταγγό Od. Thr. V. 1500.0 1000.0 500.0 0.0 498.6 733.7 Σ1 Σ2 Σ3 525.2 Κρανιός Ολικό (n=3) λίπος (%) Πείραμα 1 (ΣΙΤΗΡΕΣΙΑ) Σ1 0,63 Σ2 0,91 Σ3 0,69 Πείραμα 2 (ΑΝΑΠΤΥΞΗ) Ομ. Α 1,25 Ομ. Β 1,38 Ομ. Γ 1,19 Πείραμα 3 (ΜΕΓΕΘΟΣ) Μικρός 1,09 Od. Thr. V. 2000.0 1500.0 1000.0 500.0 0.0 2000.0 ΠΕΙΡΑΜΑ 2 1,366.0 1,430.3 Ομ. Α Ομ. Β Ομ. Γ ΠΕΙΡΑΜΑ 3 & ΑΓΡΙΟΣ ΚΡΑΝΙΟΣ 1,637.4 Μεγάλος 0,73 Άγριος 0,34 Od. Thr. V. 1500.0 1000.0 500.0 77,9 48.31 63.33 0.0 Μικρός Μεγάλος Άγριος
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: ΣΤΑΘΜΙΣΜΕΝΕΣ ΕΝΤΑΣΕΙΣ ΑΡΩΜΑΤΩΝ ΠΟΥ ΠΡΟΣΔΙΔΟΥΝ ΟΙ ΠΤΗΤΙΚΕΣ ΕΝΣΩΣΕΙΣ ΣΕ ΚΡΑΝΙΟΥΣ OTV = ppb ένωσης / ppb Od. Thr. ένωσης ΠΕΙΡΑΜΑ 1 Γρασίδι Φρουτώδες Ελαιώδες Λιπαρό Γεύση βουτύρου Λιπώδες Κηρώδες Od. Thr. V. 220.00 170.00 120.00 70.00 20.00-30.00 192,0 138,8 120,9 137,9 193,9 126,4 206,5 218,6 Σ1 Σ2 Σ3 144,1 Κρανιός Ολικό (n=3) λίπος (%) Πείραμα 1 (ΣΙΤΗΡΕΣΙΑ) Σ1 0,63 Σ2 0,91 Σ3 0,69 Πείραμα 2 (ΑΝΑΠΤΥΞΗ) Ομ. Α 1,25 Ομ. Β 1,38 Ομ. Γ 1,19 Πείραμα 3 (ΜΕΓΕΘΟΣ) Μικρός 1,09 Μεγάλος 0,73 Άγριος 0,34 Od. Thr. V. Od. Thr. V. 220.00 170.00 120.00 70.00 20.00-30.00 220.00 170.00 120.00 70.00 20.00-30.00 ΠΕΙΡΑΜΑ 2 148,7 117,4 96,7 153,2 126,7 89,0 207,1 127,1 34,1 Ομ. Α Ομ. Β Ομ. Γ ΠΕΙΡΑΜΑ 3 ΑΓΡΙΟΣ ΚΡΑΝΙΟΣ 148,9 183,1 160,0 146,7 39,4 43,2 87,2 65,7 Μικρό Μεγάλο Άγριος 108,3
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα λιπαρά οξέα είναι υπεύθυνα για τον καθορισμό του αρώματος στους φρέσκους κρανιούς Η περιεκτικότητα σε λίπος κυμάνθηκε σε χαμηλά επίπεδα, χαρακτηριστικά για το είδος (0,63-1,38%) Τα συνολικά πτητικά συστατικά αυξάνονται όσο αυξάνεται το ιχθυέλαιο στην τροφή Τα μικρότερα ψάρια περιείχαν περισσότερες πτητικές ενώσεις Οι καρβονυλικές ενώσεις σχετίζονται θετικά με το περιεχόμενο λίπος των κρανιών - μειωμένες στους μεγαλύτερους κρανιούς Στον άγριο κρανιό υπήρχε έντονη παρουσία ενώσεων που προκαλούν θετικές νότες (αυξημένα ποσοστά ω3) ενώ στον καλλιεργούμενο κρανιό υπήρχε σημαντική παρουσία ενώσεων που προκαλούν οσμές ψαριού (αυξημένα ποσοστά ω6) 18
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ 19
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ: ΠΡΟΦΙΛ ΠΤΗΤΙΚΩΝ Εκχύλιση πτητικών ουσιών με ταυτόχρονη απόσταξη-εκχύλιση (simultaneous distillation-extraction, SDE) Συσκευή Likens και Likerson για εκχύλιση πτητικών συστατικών με διαλύτες βαρύτερους από το νερό 20