EPΓAΣTHPIO ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ TEXNOΛOΓIAΣ TPOΦIMΩN EΠIΣTHMH KAI ΜΗΧΑNIKH TPOΦIMΩN

EPΓAΣTHPIO ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ TEXNOΛOΓIAΣ TPOΦIMΩN EΠIΣTHMH KAI ΜΗΧΑNIKH TPOΦIMΩN ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY AΘHNA 2014 1

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY 2

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελ. 1 ΓΕΝΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΣΥΓΓΡΑΦΗΣ ΑΝΑΦΟΡΑΣ 5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Κ. Τζιά AΣΚΗΣΗ 1 ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: ΠΑΡΑΛΑΒΗ, ΙΣΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗ, ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Π. Σφακιανάκης, Β. Γιάννου, Κ. Τζιά AΣKHΣH 2 YΔATANΘPAKEΣ: ZEΛATINOΠOIHΣH AMYΛOY Β. Ψιμούλη, Β. Ωραιοπούλου AΣKHΣH 3 ΛIΠAPA: METPHΣH ΦYΣIKΟXHMIKΩN ΣTAΘEPΩN - EKΧYΛIΣH EΛAIΩΝ Χ. Χρανιώτη, Σ. Χανιώτη, Κ. Τζιά AΣKHΣH 4 ANTIΔPAΣEIΣ MAILLARD: MH ENZYMIKO MAYPIΣMA - ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΠΡΟΤΥΠΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Π. Ταούκης, Ζ. Αλεξανδράκης, Γ. Κατσαρός AΣKHΣH 5 ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Μ. Τσεβδού, Α. Ορφανουδάκη, Θ. Τσιρώνη, Π. Ταούκης ΑΣΚΗΣΗ 6 ΜΕΛΕΤΗ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΒΙΤΑΜΙΝΩΝ ΚΑΙ ΣΥΝΘΕΤΙΚΩΝ ΠΡΟΣΘΕΤΩΝ Δ. Τσιμογιάννης, Β. Ωραιοπούλου AΣKHΣH 7 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ε. Δερμεσονλούογλου, Α. Μπιμπίλας, Β. Ωραιοπούλου ΑΣΚΗΣΗ 8 ΜΕΛΕΤΗ ΡΕΟΛΟΓΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ζ. Αλεξανδράκης, Ε. Γώγου, Π. Ταούκης ΑΣΚΗΣΗ 9 ΔOKIMEΣ OPΓANOΛHΠTIKOY EΛEΓXOY Κ. Τζιά, Β. Γιάννου AΣKHΣH 10 ΟΡΓΑΝΟΛΗΠΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Κ. Τζιά, Β. Γιάννου 9 19 27 31 41 45 53 61 71 79 87

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY 4

ΓΕΝΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΣΥΓΓΡΑΦΗΣ ΑΝΑΦΟΡΑΣ Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης Το εργαστηριακό μάθημα Επιστήμη και Μηχανική των Τροφίμων παρέχει τις βασικές γνώσεις για τα συστατικά των τροφίμων, τις λειτουργικές και φυσικοχημικές τους ιδιότητες και τη συμπεριφορά τους στο τρόφιμο κάτω από διάφορες συνθήκες καθώς και για τη μικροβιολογία των τροφίμων, τις λειτουργικές τους ιδιότητες και τη μελέτη των μηχανικών τους ιδιοτήτων. Επίσης καλύπτει τις μηχανικές διεργασίες που απαιτούνται στη βιομηχανία τροφίμων. Η εργαστηριακή άσκηση, στοχεύει στην πιο άμεση και ολοκληρωμένη αντίληψη όλων των παραπάνω θεμάτων που καλύπτονται στη θεωρία. Συγκεκριμένα εξοικειώνει τους φοιτητές με τις βασικές αναλύσεις για τον προσδιορισμό των συστατικών των τροφίμων και τις μετρήσεις των λειτουργικών, φυσικοχημικών και μηχανικών ιδιοτήτων τους. Επίσης με τη μεθοδολογία της μικροβιολογικής ανάλυσης και της οργανοληπτικής εξέτασης των τροφίμων. Όλα αυτά εξειδικεύονται και εφαρμόζονται στις βασικότερες κατηγορίες τροφίμων. Κατ αυτό τον τρόπο ο σπουδαστής θα μπορέσει στο επόμενο εξάμηνο να κατανοήσει τις διεργασίες που ακολουθούνται στη βιομηχανία τροφίμων. Επί πλέον των πειραματικών χειρισμών ο φοιτητής μαθαίνει πως να αναζητεί βιβλιογραφικά δεδομένα για τις αναλυτικές μεθόδους, τη σύσταση των τροφίμων, τη μελέτη τους και την ερμηνεία πειραματικών μετρήσεων. Επίσης εξοικειώνεται στην καταγραφή των πειραματικών αποτελεσμάτων, την επεξεργασία τους και τη συγγραφή αναφοράς της εργαστηριακής άσκησης. Ο τελικός στόχος είναι η εξοικείωση με τη μελέτη του τροφίμου: ο εντοπισμός του προβλήματος, η αναζήτηση βιβλιογραφικών μεθόδων ανάλυσης, μέτρησης και δεδομένων, η επιλογή και εφαρμογή των πειραματικών μεθόδων μελέτης, η ερμηνεία των αποτελεσμάτων, η καταγραφή και παρουσίασή τους. Οργάνωση εργαστηρίου, υποχρεώσεις Η συμμετοχή των φοιτητών στην εργαστηριακή άσκηση είναι υποχρεωτική. Οι φοιτητές συγκροτούν τριμελείς ομάδες οι οποίες ασκούνται στο εργαστήριο σε διαφορετικές ασκήσεις με κυκλική εναλλαγή. Το πρόγραμμα των ασκήσεων των ομάδων δίνεται στους φοιτητές στην αρχή του εξαμήνου. Οι φοιτητές είναι υποχρεωμένοι να έχουν 5

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY προετοιμασθεί για την εκτέλεση της άσκησης διαβάζοντας τις οδηγίες και τη σχετική βιβλιογραφία. Η προετοιμασία ελέγχεται με προφορική εξέταση στην αρχή της εργαστηριακής άσκησης. Για κάθε άσκηση παραδίδεται γραπτή αναφορά εντός 15 ημερών σύμφωνα με τις οδηγίες της παραγράφου 3 και ακολουθεί προφορική εξέταση της ομάδας από τον επιβλέποντα. Η βαθμολογία της εργαστηριακής άσκησης προκύπτει από την επίδοση του φοιτητή στην προφορική εξέταση, τη συμμετοχή του στην εκτέλεση της άσκησης και την ποιότητα της γραπτής αναφοράς. Οδηγίες για τη συγγραφή της αναφοράς της εργαστηριακής άσκησης Η αναφορά πρέπει να παρουσιάζει με σαφήνεια και ακρίβεια την πειραματική διαδικασία, τις χρησιμοποιούμενες μεθόδους ελέγχου και ανάλυσης, τα αποτελέσματα των μετρήσεων, την επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων, το σχολιασμό τους και τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την εργαστηριακή άσκηση. Μία εργαστηριακή αναφορά δεν μπορεί να τυποποιηθεί πλήρως αλλά θα πρέπει να ακολουθεί ένα γενικό τύπο και να περιέχει: Ι. Εξώφυλλο Περιλαμβάνει: Το όνομα του εργαστηριακού μαθήματος, τον τίτλο της άσκησης, τα ονόματα των σπουδαστών, τις ημερομηνίες της εκτέλεσης της άσκησης και της παράδοσης της αναφοράς. ΙΙ. Περίληψη Στην περίληψη δίνεται μία συνοπτική περιγραφή του πειράματος, τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα που προέκυψαν. Δεν περιλαμβάνονται λεπτομερείς περιγραφές και γενικές διατυπώσεις. ΙΙΙ. Εισαγωγή Στην εισαγωγή περιλαμβάνονται τα βασικά θεωρητικά στοιχεία που σχετίζονται με την πειραματική άσκηση. Η βιβλιογραφία που χρησιμοποιείται θα πρέπει να αναφέρεται σαφώς με παραπομπή στην αντίστοιχη πηγή. Η εισαγωγή πρέπει να καταλήγει με το 6

ΓΕΝΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΣΥΓΓΡΑΦΗΣ ΑΝΑΦΟΡΑΣ συγκεκριμένο σκοπό της εργαστηριακής άσκησης όπως τον αντιλαμβάνονται και μπορούν να τον αποδώσουν οι σπουδαστές. ΙV. Πειραματική διαδικασία Στην πειραματική διαδικασία περιλαμβάνονται τα υλικά, οι συσκευές που χρησιμοποιήθηκαν, η διαδικασία που ακολουθήθηκε στην εργαστηριακή άσκηση και οι μέθοδοι ανάλυσης. Αν και δεν πρέπει να περιέχονται περιττά στοιχεία, πρέπει να δίνονται όλες οι λεπτομέρειες που θα επιτρέψουν στον αναγνώστη να επαναλάβει το πείραμα με τις ίδιες συνθήκες. Όπου απαιτείται πρέπει να δίνεται διάγραμμα της πειραματικής συσκευής. V. Αποτελέσματα - Σχολιασμός - Συμπεράσματα Παρουσιάζονται οι τιμές των πρωτογενών μετρήσεων και τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τους αναλυτικούς υπολογισμούς των πειραματικών δεδομένων σε πίνακες ή διαγράμματα. Επίσης εάν χρησιμοποιηθούν δεδομένα από τη βιβλιογραφία γίνεται αναφορά στην πηγή από την οποία έχουν ληφθεί. Αναφέρονται με σαφήνεια οι παραδοχές οι οποίες γίνονται. Οι πίνακες και τα διαγράμματα αριθμούνται και συνοδεύονται από σαφή τίτλο, ενώ γίνεται απαραίτητα αναφορά αυτών και μέσα στο κείμενο. Ακολουθεί σχολιασμός των αποτελεσμάτων, σύγκριση με βιβλιογραφικά δεδομένα, όπου είναι απαραίτητο, και σαφής απάντηση των ερωτημάτων που τίθενται σε κάθε άσκηση. Για την εξαγωγή συμπερασμάτων είναι απαραίτητο να εντοπισθούν οι πιθανές πηγές σφαλμάτων, οι αποκλίσεις των λαμβανόμενων τιμών από τις αναμενόμενες και να αναφέρονται οι παραδοχές οι οποίες γίνονται. VI. Βιβλιογραφία Παρατίθεται όλη η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε αλφαβητικά, ή με τη σειρά εμφάνισης στο κείμενο, ανάλογα με τον τρόπο που χρησιμοποιείται στο κείμενο (ονόματα συγγραφέων ή αρίθμηση παραπομπών). Παραδείγματα: - Βιβλίο: Θωμόπουλος, Χ.Δ., 1981, Τεχνολογία Γεωργικών Βιομηχανιών, ΕΜΠ, Αθήνα. 7

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY - Κεφάλαιο σε βιβλίο: Taoukis, P.S., Labuza, T.P. and Saguy I.S., 1997, Kinetics of food deterioration and shelf-life prediction, in Handbbok of Food Engineering Practice, ed. K.J. Valentas, E. Rotstein and R.P. Singh, p. 361-403, CRC Press, Boca Raton, New York. - Άρθρο σε περιοδικό: Liadakis, G.N., Tzia, C., Oreopoulou, V. and Thomopoulos, C.D., 1995, Protein isolation from tomato seed meal, extraction optimization, Journal of Food Science, 60: 477-482. - Παρουσίαση σε συνέδριο: Tzia, C., Oreopoulou, V., Melanitis, A. and Liadakis G.N., 1998, HACCP analysis in spray drying of foods: the case of baby food, presented at IDS 98, 11 th International Drying Symposium, Chalkidiki, Greece, August 19-22. VII. Παραρτήματα Σε παραρτήματα δίνεται πρόσθετο υλικό, όπως πειραματικές μετρήσεις, καμπύλες, σχήματα, υπολογισμοί κ.λ.π. που είναι πολύ λεπτομερείς για να συμπεριληφθούν στην άσκηση, αλλά βοηθητικό ή απαραίτητο για την κατανόησή της. 8

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Κ. Τζιά Γενικά Η στατιστική ασχολείται με την ανάλυση και το σχολιασμό δεδομένων (data) σε καταστάσεις αβεβαιότητας και διακύμανσης (variability). Τα αριθμητικά δεδομένα, τα οποία χρησιμοποιούνται στη στατιστική ανάλυση, εμφανίζονται σε δύο μορφές: τα συνεχή (continuous data) και τα διακριτά (discrete data). Βασικές έννοιες των στατιστικών τεχνικών βασίζονται στη γενική ιδέα του πληθυσμού (population ή universe) και του δείγματος (sample). Το δείγμα είναι κάθε ομάδα στοιχείων του πληθυσμού που προκύπτει από αυτόν τυχαία, δηλαδή με τέτοιο τρόπο ώστε όλα τα μέλη του πληθυσμού να έχουν τις ίδιες πιθανότητες να επιλεγούν. Μία ακόμη έννοια που χρησιμοποιείται συχνά στη στατιστική ανάλυση είναι εκείνη των κατανομών. Οι κατανομές είναι θεωρητικά μοντέλα που περιγράφουν τη συμπεριφορά τυχαίων δεδομένων (συνεχών και διακριτών). Μέτρα θέσης και μεταβλητότητας Το συνηθισμένο μέτρο θέσεως είναι ο αριθμητικός μέσος (mean, μ-πληθυσμού, - δείγματος) ενώ ως μέτρο μεταβλητότητας συχνότερα χρησιμοποιείται η διακύμανση (variance σ 2 -πληθυσμού, S 2 -δείγματος). Άλλα χαρακτηριστικά που μπορεί να χρησιμοποιηθούν ως μέτρα θέσεως είναι η κορυφή (mode) και η διάμεση τιμή (median) ενώ ως μέτρο μεταβλητότητας συχνά χρησιμοποιείται το εύρος (Range) (R=Χ max -X min ) και εκφράζει τη διαφορά της μεγαλύτερης από τη μικρότερη τιμή ενός δείγματος ή μίας ομάδας δεδομένων. Ένα πολύ χρήσιμο μέγεθος είναι ο συντελεστής μεταβλητότητας CV ο οποίος χρησιμοποιείται για τη σύγκριση της μεταβλητότητας δειγμάτων που προέρχονται από διαφορετικούς πληθυσμούς και ορίζεται ως εξής: S CV 100 % X Έννοιες που χρησιμοποιούνται συχνά κατά τον υπολογισμό της μέσης τιμής ή της διασποράς μίας ομάδας μετρήσεων (εκτίμηση κατά σημείο) είναι εκείνες της εκκεντρότητας (accuracy) και της συσσωρευτικότητας (precision). Οι δύο αυτές έννοιες 9

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY είναι συνιστώσες της έννοιας της ακρίβειας μίας μέτρησης. Λέμε, για παράδειγμα, ότι η εκτίμηση της μέσης τιμής παρουσιάζει "μεγάλη" εκκεντρότητα στην περίπτωση που η τιμή αυτή είναι απομακρυσμένη από την "πραγματική" τιμή μ ή την τιμή η οποία γίνεται αποδεκτή ως τιμή αναφοράς. Από την άλλη, η εκτίμηση της μέσης τιμής παρουσιάζει μεγάλη συσσωρευτικότητα όταν οι μεμονωμένες τιμές που συνιστούν τη μέση τιμή είναι "κοντά" η μία στην άλλη. Δοκιμές σημαντικότητας (signifigance tests) Οι δοκιμές αυτές δίνουν τη δυνατότητα στον πειραματιστή να γνωρίζει σε συγκεκριμένο επίπεδο σημαντικότητας α κατά πόσο διαφέρει στατιστικά η προσδιοριζόμενη τιμή από την "πραγματική" τιμή μ ή την τιμή η οποία γίνεται αποδεκτή ως τιμή αναφοράς. Η προσδιοριζόμενη τιμή μπορεί να είναι η μέση τιμή του πληθυσμού ή οποιαδήποτε άλλη χωρίς να υπάρχει το αντίστοιχο δείγμα. (Βλέπε Πίνακα 1). Πίνακας 1: Δοκιμές σημαντικότητας Μηδενική Υπόθεση Η 0 Κριτήρια απόρριψης της Η 0 Έλεγχος σημαντικότητας Η 0 : μ = μ 0 σ 2 άγνωστη Η 0 : μ 1 = μ 2 2 2 2 1 2 σ 2 άγνωστη οι δύο πληθυσμοί είναι ανεξάρτητοι Η 0 : μ 1 = μ 2 2 1 2 2 σ 1 2, σ 2 2 άγνωστες οι δύο πληθυσμοί είναι ανεξάρτητοι 2 Η 0 : 1 2 2 t 0 > t α/2,ν t 0 > t α,ν t 0 < - t α,ν ν=n-1 t 0 > t α/2,ν t 0 > t α,ν t 0 < - t α,ν ν=n 1 +n 2 +1 t 0 > t α/2,ν t 0 > t α,ν t 0 < - t α,ν όπου ν βλέπε σχέση (2) F 0 > F α/2,ν1,ν2 ή F 0 > F 1- α/2,ν1,ν2 ν 1 = n 1-1 ν 2 = n 2-1 t t 0 0 X 0 S n S X P X 1 2 1 1 n n 1 2 όπου S p βλέπε σχέση (1) t 0 F 0 X s s 1 2 s n 2 1 2 2 2 1 1 X s n 2 2 2 10

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Παρατηρήσεις: Με το γράμμα t δηλώνεται η κατανομή Student και με το σύμβολο (t α,ν ) η τιμής της κατανομής Student για ένα συγκεκριμένο επίπεδο σημαντικότητας (α) και για συγκεκριμένους ελευθερίας (ν). Με το γράμμα F δηλώνεται η αντίστοιχη κατανομή και με το σύμβολο F α,ν1,ν2 η τιμή της κατανομής F για ένα συγκεκριμένο επίπεδο σημαντικότητας α και για ν 1 βαθμούς ελευθερίας (αφορούν τον αριθμητή - S 2 1 ) και για ν 2 βαθμούς ελευθερίας (αφορούν τον παρανομαστή S 2 2 ). Οι τιμές των δύο αυτών κατανομών υπάρχουν σε όλα τα βιβλία που πραγματεύονται θέματα στατιστικής. 2 Για το S p ισχύει: 2 n1 1 s n 1 1 s s p n n 1 2 2 2 2 2 (1) 2 2 1 2 n1 n2 Για το ν ισχύει: 2 2 2 2 (2) 1 2 s s n1 n2 n n 1 1 S S 1 2 2 Εκτίμηση κατά διάστημα (διαστήματα εμπιστοσύνης) Στις περιπτώσεις που δεν προσδιορίζεται ένας συγκεκριμένος αριθμός αλλά ένα διάστημα που περιέχει το προσδιοριζόμενο μέγεθος τότε πρόκειται για εκτίμηση κατά διάστημα. Στον υπολογισμό των διαστημάτων εμπιστοσύνης βασική παράμετρος είναι ο βαθμός εμπιστοσύνης (1-α)%, μέγεθος που εκφράζει την πιθανότητα το διάστημα που προσδιορίσθηκε να περιέχει την πραγματική τιμή της εξεταζόμενης παραμέτρου. Πίνακας 2: Προσδιορισμός διαστημάτων εμπιστοσύνης Παράμετροι προς προσδιορισμό Μ μ 1 - μ 2 σ 2 Προϋποθέσεις Κανονικός πληθυσμός (μ, σ 2 ) σ 2 άγνωστη Οι πληθυσμοί κανονικοί 2 1 2 2 και άγνωστες Κανονικός πληθυσμός (μ, σ 2 ) 11 Διάστημα Εμπιστοσύνης X ν=n-1 X t á 2 í n S /, t S S X /, í n n 1 2 2 2 n 1 S n 1 S, 2 á/ 2, í 1 á / 2, í 1 2 1 2 2 2 2

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY Παρατήρηση: Η κατανομή X 2 χρησιμοποιείται για συγκεκριμένο επίπεδο σημαντικότητας (α/2 και 1-(α/2)) και για ν βαθμούς ελευθερίας. Τιμές και για αυτή την κατανομή υπάρχουν σε όλα τα εγχειρίδια που πραγματεύονται θέματα στατιστικής. Σφάλματα Το συνολικό σφάλμα σε ένα πειραματικά προσδιοριζόμενο φυσικό μέγεθος μπορεί να αναλυθεί σε τρεις επιμέρους κατηγορίες, όπως φαίνεται στο σχήμα που ακολουθεί: ΣΦΑΛΜΑ Μέτρησης Ανάλυσης Υπολογισμού Στρογγυλοποίησης Αποκοπής Αλγόριθμου Αμέλειας Σφάλμα μέτρησης: Σφάλμα σε μεγέθη που προσδιορίζονται πρωτογενώς από μετρήσεις και όχι σε εκείνα που προκύπτουν από υπολογισμούς. Σφάλμα ανάλυσης: Τα σφάλματα που γίνονται κατά τη μαθηματικοποίηση των φυσικών προβλημάτων λόγω παραδοχών ή εξιδανικεύσεων. Σφάλμα υπολογισμού: Τα σφάλματα αυτά οφείλονται στην κατά ανάγκη προσεγγιστική επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων. Σημαντικά ψηφία - στρογγύλεμα αριθμών Στρογγύλεμα ενός αριθμού είναι η απομάκρυνση σημαντικών ψηφίων του, τα οποία θεωρούνται άχρηστα, με βάση την ακρίβεια της μεθόδου με την οποία ελήφθησαν. Σημαντικά ψηφία ενός αριθμού ορίζονται εκείνα τα ψηφία του που είναι γνωστά με βεβαιότητα και ένα ψηφίο ακόμα, που είναι το πρώτο αβέβαιο. Στον υπολογισμό των σημαντικών ψηφίων λογαριάζεται η σειρά όλων των ψηφίων του αριθμού, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η υποδιαστολή. Σε περίπτωση αριθμού μικρότερου από το μηδέν δεν υπολογίζεται το μηδέν πριν από την υποδιαστολή ή τα μηδενικά αμέσως μετά την 12

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ υποδιαστολή. Το μηδέν στο τέλος του αριθμού θεωρείται σημαντικό ψηφίο ακόμα και αν είναι αμέσως μετά την υποδιαστολή. Επαναληψιμότητα Με τον όρο επαναληψιμότητα δηλώνεται η εγγύτητα μεταξύ δύο διαδοχικών προσδιορισμών που γίνονται στο ίδιο εργαστήριο, από τον ίδιο ερευνητή περίπου την ίδια χρονική στιγμή. Ποσοτικά ο προηγούμενος ορισμός δηλώνει ότι επαναληψιμότητα είναι η τιμή κάτω της οποίας υπό ορισμένη πιθανότητα αναμένεται να βρίσκεται η απόλυτη διαφορά μεταξύ δύο μεμονωμένων αποτελεσμάτων που λαμβάνονται με τις παραπάνω συνθήκες. Ο μαθηματικός τύπος που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της επαναληψιμότητας φαίνεται παρακάτω: r t 2s όπου: r: η επαναληψιμότητα της μεθόδου s: η τυπική απόκλιση από ένα δείγμα m επαναλήψιμων μετρήσεων t: βρίσκεται από τους πίνακες για δίπλευρο έλεγχο και για m-1 βαθμούς ελευθερίας. Tο 2 δικαιολογείται επειδή ενδιαφέρει η διαφορά μεταξύ δύο (μεμονωμένων ή ολόκληρων σειρών) προσδιορισμών. Με βάση τον προηγούμενο τύπο δύο διαδοχικοί προσδιορισμοί που γίνονται με συνθήκες επαναληψιμότητας δεν πρέπει να διαφέρουν περισσότερο από το προσδιοριζόμενο r. Ανάλυση διακύμανσης Προηγουμένως μέσω της έννοιας της επαναληψιμότητας εξετάστηκε η περίπτωση όπου δύο σειρές μετρήσεων ή μεμονωμένες μετρήσεις έγιναν από τον ίδιο άνθρωπο, στο ίδιο εργαστήριο, στις ίδιες συνθήκες. Η περίπτωση όπου οι μετρήσεις γίνονται, για παράδειγμα, σε διαφορετικά εργαστήρια εξετάζεται με τη βοήθεια της έννοιας της αναπαραγωγισιμότητας (reproducibility). Μία τεχνική που χρησιμοποιείται για να εξεταστεί εάν διαφέρουν στατιστικά οι μέσοι από περισσότερους από δύο προσδιορισμούς (αλλάζοντας έναν ή περισσότερους παράγοντες όπως εργαστήριο, πειραματιστή κτλ.) είναι η ανάλυση διακύμανσης (ANOVA). Η ανάλυση διακύμανσης είναι κατά βάση μια δοκιμή σημαντικότητας (signifigance test) για τη σύγκριση μέσων από δύο ή περισσότερα δείγματα. 13

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY Όταν αλλάζει ένας παράγοντας ANOVA-ONE (π.χ. το εργαστήριο) Η 0 : μ 1 = μ 2 =... μ n Η 1 : μ i μ j Όταν αλλάζουν δύο παράγοντες ANOVA-TWO (π.χ. θερμοκρασία και πειραματιστής) ελέγχονται δύο υποθέσεις: H 0 : μ 1θ = μ 2θ =... μ nθ Η 1 : μ iθ μ jθ και ταυτόχρονα: Η 0 : μ π1 = μ π2 =... μ πn Η 1 : μ πi μ πj Παραδοχή: Δεν υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Στη συνέχεια αναλύεται η περίπτωση της ANOVA-ONE. Με τη βοήθεια αυτής της τεχνικής είναι δυνατό να διαχωριστεί η ολική διακύμανση (total variability) σε διακύμανση μέσα στο κάθε εργαστήριο σ 2 w ή μέσα σε κάθε ομάδα μετρήσεων (variability within laboratories) και σε διακύμανση μεταξύ των εργαστηρίων σ 2 b ή μεταξύ των ομάδων μετρήσεων (variability between laboratories). H σ 2 w είναι ένα μέτρο της διακύμανσης που θα παρουσίαζαν οι μετρήσεις εάν αυτές πραγματοποιούνταν στο ίδιο εργαστήριο και είναι αποτέλεσμα του τυχαίου σφάλματος (random error) που είναι άλλωστε αναπόφευκτο σε όλες τις μετρήσεις. Η σ 2 b είναι ένα μέτρο της επιπλέον διακύμανσης που περιλαμβάνει τα συστηματικά σφάλματα (systematic errors) που προκαλούν την εκκεντρότητα των μετρήσεων σε ένα εργαστήριο και πρόσθετα τυχαία σφάλματα τα οποία δε θα υπήρχαν αν είχαν εξασφαλιστεί συνθήκες επαναληψιμότητας. Για τις ανάγκες αυτής της μεθόδου χρησιμοποιείται ένας διαφορετικός ορισμός της διακύμανσης από εκείνον που ήδη αναφέρθηκε. Σύμφωνα με αυτόν το νέο ορισμό η σ 2 w και σ 2 b ορίζεται ως εξής: MS w = σ 2 w = Σ (μετρήση ίδιου εργ. - τη μέση τιμή μετρήσεων για το συγκ. εργ.) 2 / (β.ε.) 1 όπου η άθροιση (Σ) γίνεται για όλες τις μετρήσεις του ίδιου εργαστηρίου MS b = σ 2 b = Σ [(αρ.μετρήσεων στο εργ.) (μέση τιμή εργ. - γενικό μέσο)] 2 / (β.ε.) 2 όπου η άθροιση (Σ) γίνεται για όλα τα εργαστήρια σ 2 t = Σ (μέτρηση - γενικό μέσο) 2 / (β.ε.) όπου η άθροιση (Σ) γίνεται για όλες τις μετρήσεις και επίσης 14

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ όπου: (β.ε): συνολικός αριθμός παρατηρήσεων - 1 (β.ε) 2 : αριθμός εργ. - 1 (β.ε) 1 : (Αριθμ. προσδ. σε κάθε εργ. - 1) (αριθμ. εργ.) Πίνακας 3: Παράδειγμα πίνακα ANOVA για α=0.05 Anova: Single Factor SUMMARY Groups Count Sum Average Variance Column 1 5 99 19.8 0.03 Column 2 5 101 20.2 0.015 Column 3 5 100.5 20.1 0.035 Column 4 5 99.5 19.9 0.005 ANOVA Source of Variation SS df MS F P-value F crit Between Groups 0.5 3 0.166667 7.8431 0.001924 3.238867 Within Groups 0.34 16 0.02125 Total 0.84 19 Παρατηρήσεις: Το F είναι η τιμή που προκύπτει από τη μαθηματική πράξη ΜS b / MS W (0.1667/0.02125). Το p-value (prob-value) δείχνει πόσο "μακρινή" είναι η Η 0 για τα εξεταζόμενα δεδομένα (περίπτωση απόρριψης της Η 0 ) ή πόσο πολύ υποστηρίζεται από αυτά η Η 0 (περίπτωση αποδοχής της). Σε κάθε περίπτωση το επιθυμητό είναι η p-value να είναι όσο το δυνατό πιο μικρή. Η πιθανότητα λανθασμένης απόρριψης της μηδενικής υπόθεσης (Σφάλμα τύπου Ι) συμβολίζεται με α (επίπεδο σημαντικότητας) και είναι μεταβλητή. Το F crit δίνεται από πίνακες της κατανομής για τους αντίστοιχους βαθμούς ελευθερίας F (ν1=νb,ν2=vw) και για το συγκεκριμένο α. Έλεγχος Duncan Όταν η ανάλυση διακύμανσης δείχνει ότι η μηδενική υπόθεση μπορεί να απορριφθεί, το επόμενο βήμα είναι να προσδιοριστούν ομάδες από τα δεδομένα στα οποία οι μέσες τιμές δεν διαφέρουν στατιστικά. Με άλλα λόγια να προσδιορισθούν ομάδες για τις οποίες ισχύει 15

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY η μηδενική υπόθεση. Προκειμένου να γίνουν αυτοί οι προσδιορισμοί χρησιμοποιείται ο έλεγχος Duncan. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής: Όλες οι μέσες τιμές των έστω κ δειγμάτων τοποθετούνται με αύξουσα σειρά. Εξετάζεται η τιμή του εύρους των ομάδων που περιλαμβάνουν: από το κ-1 (προτελευταίου στην κατάταξη) ως και το πρώτο. από το κ (τελευταίου στην κατάταξη) ως και το δεύτερο. Αν κάποια από τις προηγούμενες τιμές δεν είναι στατιστικά σημαντική συμπεραίνεται ότι στη συγκεκριμένη ομάδα ισχύει η μηδενική υπόθεση. Προκειμένου αυτό να καταδειχθεί, η συγκεκριμένη ομάδα των μέσων τιμών υπογραμμίζεται με μία συνεχή γραμμή. Αν και οι δύο τιμές που προσδιορίζονται είναι στατιστικά σημαντικές, τότε ο έλεγχος προχωρεί σε ομάδες μεγέθους κ-2. Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται έως ότου ξεχωρισθούν οι μέσες τιμές που προκαλούν την απόρριψη της αρχικής υπόθεσης. Σε κάθε στάδιο η σύγκριση του εύρους που προσδιορίζεται γίνεται με την εξής κρίσιμη τιμή: R g = C(g,ν,α)[ΜS W / μέγεθος δείγματος] 1/2 όπου: g = το πλήθος των μέσων τιμών που συμπεριλαμβάνονται στον υπολογισμό της προς σύγκριση διαφοράς. ν = βαθμοί ελευθερίας του MS W της αρχικής ανάλυσης διακύμανσης α = το επίπεδο σημαντικότητας Παράδειγμα: Οι μέσες τιμές των προσδιορισμών των τεσσάρων εργαστηρίων ήταν: 19.8, 20.2, 20.1, 19.9. Οι τιμές αυτές τοποθετούνται με αύξουσα σειρά ως εξής: Εξετάζονται οι ομάδες: A D C B 19.8 19.9 20.1 20.2 ADC: για την οποία το εύρος είναι: 20.1-19.8 = 0.3 DCB: για την οποία το εύρος είναι: 20.2-19.9 = 0.3 Προσδιορίζεται η κρίσιμη τιμή: R g = C(g,ν,α)[ΜS W / μέγεθος δείγματος] 1/2 R 3 = C(3,16,0.01)[0.02125/5] 1/2 R 3 = C(3,16,0.01) 0.065 = 4.309 0.065= 0.28 16

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Με δεδομένο ότι R 3 < 0.3 πρέπει η διερεύνηση να συνεχιστεί για ομάδες που αποτελούνται από δύο εργαστήρια AD: εύρος 19.9-19.8 = 0.1 DC: εύρος 20.1-19.9 = 0.2 CB: εύρος 20.2-20.1 = 0.1 Προσδιορίζεται η κρίσιμη τιμή: R 2 = C(2,16,0.01)[0.02125/5] 1/2 R 2 = 4.131 0.065 = 0.27 Με δεδομένο ότι R 2 είναι μικρότερη από τις τιμές που προσδιορίστηκαν η διερεύνηση σταματά και διαμορφώνονται τα εξής ζευγάρια, όπως φαίνονται στον παρακάτω: A D C B 19.8 19.9 20.1 20.2 Βιβλιογραφία Banks, J., 1989, "Principles of Quality Control", John Wiley. Caulcutt, R., 1989, "Data Analysis in the Chemical Industry" (V.1 Basic Techniques), Ellis Horwood Limited. Caulcutt, R. and Boddy, R., 1983, "Statistics for Analytical Chemists", Chapman & Hall. Chrinstensen, R., 1996, "Analysis of Variance, Design and Regression" (Applied statistical methods), Chapman & Hall. Hines, W. and Montgomery, D.C., 1990, "Probability and Statistics in Engineering and Management Science", John Wiley & Sons, 3rd Edition. Hubbard, M., 1990, "Statistical Quality Control for the Food Industry", AVI. Mandel, J., 1991, "Evaluation and Control of Measurements ", Marcel Dekker. Murdoch, J. and Barnes, J.A., 1986, "Statistical Tables", MacMillan. Wernimont, G.T., 1988, "Use of Statistics to Develop and Evaluate Analytical Methods", AOAC. Μασαβέτας, Κ.Α., 2000, "Σχεδιασμός Πειραμάτων και Μαθηματική Επεξεργασία Πειραματικών Δεδομένων - Θεωρία Σφαλμάτων", ΕΜΠ, Αθήνα. 17

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY 18

AΣΚΗΣΗ 1 ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: ΠΑΡΑΛΑΒΗ, ΙΣΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Π. Σφακιανάκης, Β. Γιάννου, Κ. Τζιά Α. ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: ΠΑΡΑΛΑΒΗ ΠΡΩΤΕΪΝΗΣ, ΙΣΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗ Σκοπός Παραλαβή πρωτεϊνών από πρωτεϊνούχο υλικό με εκχύλιση και προσδιορισμός του ισοηλεκτρικού σημείου πρωτεΐνης. Θεωρία Η παραλαβή των πρωτεϊνών στηρίζεται στην εκχύλιση/διαλυτοποίηση των πρωτεϊνών και στην ισοηλεκτρική καταβύθισή τους. Η διαδικασία παραλαβής των πρωτεϊνών παρουσιάζεται σε διάγραμμα παρακάτω. Οι παράγοντες που παίζουν σημαντικότερο ρόλο στην εκχύλιση είναι: η κοκκομετρία του υλικού, το εκχυλιστικό μέσο (νερό ή αραιό διάλυμα αλκάλεως ή άλατος), η θερμοκρασία (<50 ο C), το ph (σε αλκαλική περιοχή), η ανάδευση και ο χρόνος εκχύλισης. Η καταβύθιση γίνεται με ρύθμιση του ph στο ισοηλεκτρικό σημείο που είναι διαφορετικό για κάθε φυσική πρωτεΐνη. Ακολουθεί η ξήρανση με ψεκασμό ή υπό κατάψυξη για διατήρηση της ποιότητας και θρεπτικότητας των πρωτεϊνών. Τα προϊόντα που προκύπτουν καλούνται πρωτεϊνικά υπερσυμπυκνώματα, έχουν περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες >90%, και χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία τροφίμων. Σημαντικές ιδιότητες των πρωτεϊνών εκτός από τις θρεπτικές είναι και οι λειτουργικές ιδιότητες αυτών (απορρόφηση νερού/ελαίου, γαλακτωματοποίηση, αφρισμός, σχηματισμός πήγματος κ.α.). Πειραματική διαδικασία Εκχύλιση πρωτεϊνών από πρωτεϊνούχο πρώτη ύλη Από πρωτεϊνούχο πρώτη ύλη (βαμβακόπιτα, ηλιόπιτα, κ.ά.) εκχυλίζονται οι πρωτεΐνες με νερό [ή αραιό διάλυμα αλκάλεως ή άλατος (0.1Ν ΝaOH, 0.5% w/v Na 2 SO 3 )] για 30 min σε 19

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY συγκεκριμένες τιμές ph και θερμοκρασίας. Χρησιμοποιούνται 20 g πρώτης ύλης σε 500 ml εκχυλιστικού διαλύματος και καθόλη τη διάρκεια της εκχύλισης το ph διατηρείται σε σταθερή τιμή με χρήση διαλύματος H 2 SO 4 0.5N και διαλύματος ΝaOH 0.5Ν. Το μη εκχυλισθέν υπόλειμμα διαχωρίζεται με φυγοκέντρηση οπότε παραλαμβάνονται οι πρωτεΐνες σε διάλυση (πρωτεϊνικό εκχύλισμα). Το εκχύλισμα αυτό ογκομετρείται και μετράται η περιεκτικότητά του σε πρωτεΐνες (με τη μέθοδο Bradford ή θολωσιμετρικά). Η περιεκτικότητα του εκχυλίσματος σε πρωτεΐνες υπολογίζεται είτε από την καμπύλη αναφοράς μέσω Bradford ή μέσω της πρωτεϊνικής περιεκτικότητας της πρώτης ύλης και της απόδοσης εκχύλισης. Προσδιορισμός ισοηλεκτρικού σημείου Προκειμένου να προσδιοριστεί το ισοηλεκτρικό σημείο των πρωτεϊνών στο παραληφθέν πρωτεϊνικό εκχύλισμα, αυτό χωρίζεται ισόποσα (45 ml) σε 8 ποτήρια ζέσεως και ρυθμίζεται το ph σε καθένα από αυτά σε μία από τις παρακάτω τιμές: 3, 3.25, 3.5, 4, 4.5, 4.75, 5, 6. Μετά από φυγοκέντρηση μετρείται η περιεκτικότητα της πρωτεΐνης των υπερκείμενων υγρών όπως και του αρχικού πρωτεϊνικού παρασκευάσματος θολωσιμετρικά (ή με τη μέθοδο Bradford). Το ισοηλεκτρικό σημείο προσδιορίζεται επίσης έμμεσα με ζύγιση των καταβυθισμένων πρωτεϊνών. Θολωσιμετρική μέτρηση με θολωσίμετρο HACH: Γεμίζεται ο σωλήνας του θολωσίμετρου μέχρι τη λευκή γραμμή, πωματίζεται, εισάγεται στο όργανο και λαμβάνεται η ένδειξη του οργάνου. Μέθοδος Bradford: Σε δοκιμαστικό σωλήνα φέρονται 50 μl διαλύματος πρωτεΐνης και 2.5 ml διαλύματος Bradford (100 mg Coomassie Brilliad Blue G250 σε 50 ml 95% αιθανόλης, 100 ml 85% H 3 PO 4 και 850 ml απιονισμένο νερό, ανάδευση και διήθηση), αναδεύονται και μετά από πάροδο 5 min για την ανάπτυξη μπλε χρώματος, μετρείται η απορρόφησή τους στα 590 nm. Η ποσότητα της πρωτεΐνης υπολογίζεται από καμπύλη αναφοράς. Υπολογισμοί πρωτεΐνες στο διάλυμα Απόδοση εκχύλισης (%) = x 100 πρωτεΐνες στην πρώτη ύλη 20

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: ΠΑΡΑΛΑΒΗ, ΙΣΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗ - ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ πρωτεΐνες στο υπερκείμενο υγρό Μη καταβυθισμένες πρωτεΐνες (%) = x 100 πρωτεΐνες στο αρχικό διάλυμα Εργασία 1. Προσδιορίστε το ισοηλεκτρικό σημείο χρησιμοποιώντας τα δεδομένα από τη θολωσιμετρική εξέταση των διαλυμένων στο υπερκείμενο υγρό πρωτεϊνών και από τη ζύγιση των καταβυθισμένων πρωτεϊνών. Για το λόγο αυτό απαιτείται η κατασκευή δύο διαγραμμάτων στο πρώτο από τα οποία θα απεικονίζονται οι % μη καταβυθισμένες πρωτεΐνες σε συνάρτηση με το ph ενώ στο δεύτερο οι % καταβυθισμένες πρωτεΐνες σε συνάρτηση με το ph. Β. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ Σκοπός Σκοπός της άσκησης είναι η μέτρηση ορισμένων χαρακτηριστικών λειτουργικών ιδιοτήτων των πρωτεϊνών. Οι ιδιότητες που μετρώνται περιλαμβάνουν την ικανότητα συγκράτησης νερού και ελαίου, τις γαλακτωματοποιητικές, τις αφριστικές, και την ικανότητα σχηματισμού πηκτής. Πειραματική διαδικασία α) Ικανότητα συγκράτησης νερού ή ελαίου. Σε βαθμονομημένο σωλήνα φυγοκέντρου φέρονται 0.1 g πρωτεΐνης και προστίθενται 5 ml απεσταγμένου νερού ή ελαίου αντίστοιχα. Ακολουθεί ανάδευση για 30 s σε Vortex και στη συνέχεια φυγοκέντρηση σε 3000 rpm για 20 min. Μετρείται ο όγκος του διαχωριζόμενου υγρού και υπολογίζεται η ικανότητα συγκράτησης νερού ή ελαίου από την πρωτεΐνη ως το πηλίκο του συγκρατούμενου νερού ή ελαίου (ml) ανά 100 g πρωτεΐνης. β) Γαλακτωματοποιητικές ιδιότητες. Σχηματίζεται πρωτεϊνικό διάλυμα (1-5% w/v) και ρυθμίζεται το ph περίπου στο 5. Σε ορισμένο όγκο του διαλύματος (50 ml) προστίθεται η λιπαρή φάση (25-100 ml). Ακολουθεί έντονη ανάδευση των μιγμάτων επί 5 min. Μετά το σχηματισμό των γαλακτωμάτων, για τη μέτρηση της σταθερότητας φέρονται 50 ml σε ογκομετρικό κύλινδρο και μετρείται ο όγκος του ελαίου που ελευθερώνεται από το 21

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY γαλάκτωμα με την πάροδο του χρόνου. Για τη μέτρηση της γαλακτωματοποιητικής ικανότητας ποσότητα 10 ml του γαλακτώματος φέρεται σε βαθμονομημένο σωλήνα, φυγοκεντρείται και μετρείται ο όγκος του διαχωριζόμενου ελαίου. γ) Αφριστικές ιδιότητες. Σχηματίζεται πρωτεϊνικό διάλυμα (1-5% w/v) και ρυθμίζεται το ph περίπου στο 5. Ορισμένος όγκος του διαλύματος (50 ml) αναδεύεται έντονα και φέρεται σε ογκομετρικό κύλινδρο. Μετρείται ο ολικός όγκος και οι όγκοι του αφρού και της υγρής φάσης αμέσως καθώς και με την πάροδο του χρόνου. δ) Ικανότητα σχηματισμού πηκτής. Σχηματίζονται πρωτεϊνικά διαλύματα (1-5% w/v) και όγκος 5 ml από το καθένα φέρεται σε δοκιμαστικό σωλήνα. Μετά από βρασμό για 15 min, ψύχονται και παρατηρείται η ευκολία ροής του διαλύματος. Ερωτήσεις 1. Υπολογίστε την ικανότητα συγκράτησης νερού και ελαίου των πρωτεϊνών. 2. Εκφράστε τη γαλακτωματοποιητική ικανότητα των πρωτεϊνών που χρησιμοποιήθηκαν σε ml συγκρατούμενου ελαίου/g πρωτεΐνης. 3. Δώστε τη γραφική παράσταση του ποσοστού (%) ελαίου που διαχωρίζεται από το γαλάκτωμα ως προς το χρόνο. 4. Υπολογίστε την % αύξηση του όγκου κατά τον αφρισμό και την ικανότητα αφρισμού των πρωτεϊνών που εκφράζεται ως ποσοστιαίος (%) λόγος του όγκου του αφρού προς τον όγκο της υγρής φάσης. 5. Δώστε τη γραφική παράσταση του ποσοστού (%) αφρού που παραμένει ως προς το χρόνο. 6. Υπολογίστε την ελάχιστη συγκέντρωση σχηματισμού πηκτής ως την μικρότερη συγκέντρωση πρωτεΐνης όπου παρατηρείται απουσία ροής. Βιβλιογραφία Altshul, A., 1978, New Protein Foods, V. 1-3, Academic Press Inc. Cheftel, J., Cuq, J. and Lorient, D., 1985, Proteines Alimentaires, Technique et Documentation, Lavoisier, Paris. Cherry, J.P., 1981, Protein Functionality in Foods, ACS Symposium Series 147, American Chemical Society. 22

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: ΠΑΡΑΛΑΒΗ, ΙΣΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗ - ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Cherry, J.P., 1982, Food Protein Deterioration, ACS Symposium Series 206, American Chemical Society. Davies, P., 1974, Single Cell Proteins, Academic Press, Inc. FAO, Technology of Production of edible flours and protein products, FAO Agricultural Services Bulletin 97, 1992. Feeney, R.E. and Whitaker, J.R., 1982, Modification of Proteins, in Advances in Chemistry Series 198, American Chemical Society. Fennema, Ο.R., 1985, Food Chemistry, 2 nd edition, Marcel Dekker, Inc. Fox, P.F. and Condon, J.J., 1982, Food Proteins, Applied Science Publishers. Godon, B. and Vallery Masson, D., 1985, Proteines Vegetales, Technique et Documentation, Lavoisier, Paris. Hall, G.M., 1996, Methods of Testing Protein Functionality, Blackie Academic & Professional. Hettiarachchy, N.S. and Ziegler, G.R., 1994, Protein Functionality in Food Systems, IFT Symposium Series, Marcel Dekker, Inc. Hoogenkamp, H.W., 1991, Vegetable Protein, in Protein Technology International. Hudson, B.J.F., 1982-91, Developments in Food Proteins, V. 1-7, Chapman & Hall. Hudson, B.J.F, 1992, Biochemistry Food Proteins, Chapman & Hall. Hudson, B.J.F., 1994, New and Developing Sources of Food Proteins, Chapman & Hall. Liepa, G.U., 1992, Dietary Proteins, American Oil Chemist s Society. Nwokolo, E. and Smartt, J., 1996, Food and Feed from Legumes and Oilseeds, Chapman & Hall. Ory R., 1986, Plant Proteins: Applications, Biological Effects and Chemistry, American Chemical Society. Phillips, L.G., Whitehead, D.M. and Kinsella, J., 1994, Structure-Function Properties of Food Proteins, Academic Press Inc. Yada, R.Y. and Jackman, R.L., 1994, Protein-structure Function Relationships in Foods, Chapman & Hall. 23

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY Διάγραμμα Ροής Ελαιούχος σπόρος Συμπίεση Έλαιο Υπόλειμμα Εκχύλιση με οργανικό διαλύτη Ελαιοδιάλυμα Απελαιωμένο υπόλειμμα ελαιούχου σπόρου Προκατεργασίες: Άλεση, Κοσκίνιση, Απομάκρυνση τοξικών, αντιθρεπτικών κτλ. Απόσταξη Έλαιο Πρωτεϊνικό άλευρο Εκχύλιση πρωτεϊνών Φυγοκέντρηση Στερεό (ζωοτροφή) Εκχύλισμα πρωτεϊνών Καταβύθιση πρωτεϊνών στο pi Φυγοκέντρηση Υγρό Ίζημα Ξήρανση Πρωτεϊνικό υπερσυμπύκνωμα 24

καταβ. πρωτεΐνες (%) μη καταβ. πρωτεΐνες (%) ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: ΠΑΡΑΛΑΒΗ, ΙΣΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗ - ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 12 10 8 6 4 PI 2 0 0 2 4 6 8 10 ph Μη καταβυθισμένες πρωτεΐνες (%) = (μη καταβ. πρωτεΐνες σε κάθε κύλινδρο / ολικές πρωτεΐνες στο εκχύλισμα) = Vi NTU i 100 V. NTU. 12 10 8 6 4 PI Καταβυθισμένες πρωτεΐνες (%) = ξηρές καταβ. πρωτεΐνες σε κάθε κύλινδρο (g) / ολικές πρωτεΐνες στο εκχύλισμα (g) 2 0 0 2 4 6 8 10 ph Δίδονται: Ικανότητα συγκράτησης νερού από τη βαμβακόπιτα: 224 g H 2 O/100 g ξηρού δείγματος Τα 324 g ενυδατωμένου δείγματος περιέχουν 100 g ξηρού Άρα τα α i που περιέχονται σε κάθε κύλινδρο περιέχουν x i ξηρού Για τη βαμβακόπιτα ισχύουν τα εξής: Ικανότητα συγκράτησης νερού (g H 2 O/100 g ξηρού δείγματος): για ph=12 224 Απόδοση εκχύλισης: για ph=10.5 32.84 Περιεκτικότητα πρώτης ύλης σε πρωτεΐνη (%): 42.5%. 25

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY 26

AΣΚΗΣΗ 2 YΔATANΘPAKEΣ: ZEΛATINOΠOIHΣH AMYΛOY Β. Ψιμούλη, Β. Ωραιοπούλου Σκοπός Η παρατήρηση του φαινομένου ζελατινοποίησης του αμύλου και των μικροσκοπικών και μακροσκοπικών μεταβολών που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια αυτού. Επίσης ο προσδιορισμός των ρεολογικών ιδιοτήτων του ζελατινοποιημένου αμύλου και ο χαρακτηρισμός αυτού από ρεολογική άποψη. Θεωρία Tο άμυλο χρησιμοποιείται συχνά σε συστήματα τροφίμων σαν μέσο πάχυνσης (thickening agent). Σημαντικό ρόλο στα ρεολογικά χαρακτηριστικά των αμυλοπαρασκευασμάτων παίζει η σύσταση του αμύλου και η θερμική κατεργασία την οποία έχει υποστεί. Tο άμυλο αποτελείται από δύο είδη μορίων: την αμυλόζη, που είναι ένα γραμμικό ομοπολυμερές της γλυκόζης και την αμυλοπηκτίνη που είναι διακλαδισμένο ομοπολυμερές της γλυκόζης. Απαντάται σε μορφή κόκκων που σχηματίζονται εξωτερικά από μόρια κυρίως αμυλοπηκτίνης, ενώ τα μόρια αμυλόζης βρίσκονται στο εσωτερικό τους. H σύσταση και το σχήμα των κόκκων ποικίλλει στους διάφορους τύπους αμύλου. Όταν το άμυλο θερμαίνεται ενώ βρίσκεται σε διασπορά μέσα σε νερό αρχίζει μία διόγκωση των κόκκων στους 60-70 C. Mε ανύψωση της θερμοκρασίας παρατηρείται επί πλέον διόγκωση και ελευθέρωση των μορίων της αμυλόζης από τους κόκκους. Tέλος σε ακόμη υψηλότερη θερμοκρασία και με απορρόφηση μεγάλης ποσότητας νερού μπορεί να συμβεί διάρρηξη των κόκκων. Tο φαινόμενο καλείται ζελατινοποίηση του αμύλου. Ζελατινοποίηση του αμύλου πραγματοποιείται στις διεργασίες όπου τα αμυλούχα τρόφιμα θερμαίνονται σε θερμοκρασία μεγαλύτερη της αντίστοιχης έναρξης ζελατινοποίησης. Τυπικές τέτοιες διεργασίες είναι ο κλιβανισμός αρτοσκευασμάτων ή ειδών ζαχαροπλαστικής, ο βρασμός, και το τηγάνισμα. Οι μεταβολές που υφίσταται το άμυλο κατά τη ζελατινοποίηση επηρεάζουν τη δομή και τις ρεολογικές ιδιότητες των τροφίμων. Ο 27

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY προσδιορισμός των ρεολογικών ιδιοτήτων ενός τροφίμου και η γνώση της ρεολογικής του συμπεριφοράς είναι σημαντικά όχι μόνο για τις κατεργασίες και τη μεταφορά του, αλλά και ως ποιοτικοί δείκτες οι οποίοι μπορούν να μετρηθούν αντικειμενικά και να συσχετισθούν με τις οργανοληπτικές ιδιότητες του τροφίμου. Πειραματική διαδικασία Zυγίζονται 12.0 g αμύλου και προστίθενται σε 400 g νερού. Tο αιώρημα θερμαίνεται, ενώ αναδεύεται έντονα. Σε τιμές της θερμοκρασίας 62, 75 και 95 C λαμβάνονται δείγματα των 20 ml και γίνεται δοκιμή ικανότητας για άπλωμα σε επίπεδη γυάλινη πλάκα. Tαυτόχρονα γίνεται παρατήρηση των μεταβολών των κόκκων του αμύλου στο μικροσκόπιο. Όταν το μίγμα φθάσει σε βρασμό καταγράφεται η θερμοκρασία και αφήνεται σε πλήρη βρασμό για 1 min. Στη συνέχεια αποσύρεται από την εστία θέρμανσης και ψύχεται μέχρι τους 30 C. Στη θερμοκρασία αυτή προσδιορίζεται το φαινόμενο ιξώδες του ζελατινοποιημένου αμύλου σε περιστροφικό ιξωδόμετρο Brookfield. Στο ίδιο ιξωδόμετρο μετριέται το φαινόμενο ιξώδες, σε μεταβαλλόμενο ρυθμό διάτμησης και μεταβαλλόμενο χρόνο διάτμησης, ζελατινοποιημένου αμύλου που έχει παραμείνει σε ηρεμία τουλάχιστον επί 12 h. Eρωτήσεις 1. Ποιες μεταβολές στην ικανότητα απλώματος και στην εικόνα του μικροσκοπίου παρατηρούνται στο αιώρημα αμύλου στις τρεις τιμές της θερμοκρασίας; 2. Tι είναι η ζελατινοποίηση του αμύλου και ποιοι παράγοντες την επηρεάζουν; Ποια είναι η επίδραση της προσθήκης ζάχαρης ή οξέος στη ζελατινοποίηση και στο ιξώδες του ζελατινοποιημένου αμύλου; Διαφορετικοί τύποι αμύλου παρουσιάζουν διαφορετική συμπεριφορά στη ζελατινοποίηση και στα ρεολογικά χαρακτηριστικά του παρασκευάσματος που προκύπτει ή όχι και γιατί; 3. Ποια η διαφορά ζελατινοποίησης και ζελοποίησης; 4. Να δοθούν σε διαγράμματα τα αποτελέσματα των μετρήσεων φαινόμενου ιξώδους του ζελατινοποιημένου αμύλου όταν α) μεταβάλλεται η συχνότητα περιστροφής του κυλίνδρου και β) ο χρόνος παραμονής σε διάτμηση, και να χαρακτηριστεί το ρευστό. 28

YΔATANΘPAKEΣ: ZEΛATINOΠOIHΣH AMYΛOY 5. Να υπολογισθεί ο συντελεστής συνεκτικότητας και ο εκθέτης ρεολογικής συμπεριφοράς με βάση τα δεδομένα μεταβολής του ιξώδους α) με αύξηση της συχνότητας περιστροφής και β) με μείωση της συχνότητας περιστροφής. Bιβλιογραφία Penfield, M.P. and Campbell, A.M., 1990, Experimental Food Science, p. 358-381, 3 rd edition, Academic Press, San Diego. Pomeranz, Y., 1991, Functional Properties of Food Components, p. 24-78, Academic Press Inc., London. Radley, J.A., 1954, Starch and its Derivatives, 3 rd edition, J. Wiley and Sons, NY. Whistler, R.L., Bemiller, J.N. and Paschall, E.F., 1984, Starch Chemistry and Technology, 2 nd edition, Academic Press, Orlando. 29

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY 30

AΣKHΣH 3 ΛIΠAPA ΣΩMATA: METPHΣH ΦYΣIKΩN-XHMIKΩN ΣTAΘEPΩN. EKXYΛIΣH EΛAIΩΝ Χ. Χρανιώτη, Σ. Χανιώτη, Κ. Τζιά Σκοπός O προσδιορισμός φυσικών (πυκνότητα, δείκτης διάθλασης) και χημικών (οξύτητα) σταθερών που χρησιμεύουν για την ποιοτική κατάταξη και τον χαρακτηρισμό των λιπαρών σωμάτων. Mέτρηση του χρώματος και παραλαβή ελαίου από ελαιούχο σπόρο με εκχύλιση. Θεωρία Τα φυτικά έλαια παραλαμβάνονται από ελαιούχους σπόρους και καρπούς με: α) μηχανική εκχύλιση ή β) με εκχύλιση με διαλύτη. Η μηχανική εκχύλιση εφαρμόζεται κυρίως στον ελαιόκαρπο για εξαγωγή του ελαιόλαδου και στο βαμβακόσπορο για εξαγωγή του βαμβακέλαιου, οπότε παραλαμβάνεται αφενός το έλαιο, ενώ αφετέρου παραμένει το στερεό υπόλειμμα ή πίτα (βαμβακόπιτα, ηλιόπιτα, πλακούντας σόγιας, ελαιοπυρήνας κτλ.). Το ελαιόλαδο παραλαμβάνεται με μηχανική συμπίεση σε υδραυλικά πιεστήρια ή σε φυγοκεντρικούς διαχωριστές μετά από μάλαξη της ελαιόμαζας και προσθήκη νερού. Το ελαιόλαδο μπορεί να καταναλωθεί ως έχει (τελικό προϊόν), εφόσον έχει καλή ποιότητα - οξύτητα <3% σε ελαϊκό οξύ αποκαλούμενο ως παρθένο ελαιόλαδο. Το ελαιόλαδο φιλτράρεται με χρήση διηθητικού χάρτου ή γης διατόμων και τυποποιείται. Το βαμβακέλαιο εξάγεται από το βαμβακόσπορο με κοχλιωτές πρέσες ή με προπίεση και εκχύλιση, και το προκύπτον έλαιο είναι ακατέργαστο, απαιτεί δηλαδή εξευγενισμό προκειμένου να καταστεί εδώδιμο. Η μηχανική εκχύλιση έχει περιορισμένη απόδοση σε έλαιο, αφήνοντας στερεό υπόλειμμα το οποίο περιέχει επιπλέον ποσότητα ελαίου που μπορεί να εξαχθεί στη συνέχεια με εκχύλιση. Άλλα σπορέλαια εξάγονται με εκχύλιση με διαλύτη ή με συνδυασμό εμβάπτισης εκχύλισης σε συστήματα συνεχούς ή ημισυνεχούς λειτουργίας. Πριν την εκχύλιση οι ελαιούχοι σπόροι ξηραίνονται, αλέθονται και 31

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY μορφοποιούνται σε σωματίδια με μεγάλο πορώδες (φολίδες) για διευκόλυνση της εκχύλισης. Η εκχύλιση εφαρμόζεται άμεσα στους αλεσμένους σπόρους ή στα στερεά υπολείμματα (πίτες) που προέρχονται από μηχανική συμπίεση των σπόρων (εξαγωγή ελαίου σε δύο στάδια: συμπίεση-εκχύλιση). H εκχύλιση με διαλύτη περιλαμβάνει τις φάσεις: α) διάλυση ελαίου της εξωτερικής επιφάνειας, β) διάχυση ελαίου προς το εσωτερικό των πόρων και γ) συνέχιση της ροής σε χώρους τριχοειδών πόρων. H τρίτη φάση δίνει το συνολικό αποτέλεσμα της εκχύλισης και εκφράζεται από τον τύπο: E=αT β, όπου: E: το ανεκχύλιστο ποσό ελαίου α και β συντελεστές που εξαρτώνται ο α από τη θερμοκρασία και την υγρασία για το ίδιο υλικό και ο β (αρνητικός) από την πρώτη ύλη (σταθερός για ορισμένη θερμοκρασία και υγρασία) και T ο χρόνος εκχύλισης. Η εκχύλιση με διαλύτη επηρεάζεται από το είδος του διαλύτη, το μέγεθος του αλεσμένου σπόρου, την υγρασία του σπόρου, το λόγο στερεού/διαλύτη (w/v) και το χρόνο της διεργασίας. Από την εκχύλιση προκύπτει ελαιοδιάλυμα και με απόσταξη αυτού παραλαμβάνεται το ακατέργαστο έλαιο, ενώ το υπόλειμμα μπορεί να αξιοποιηθεί για παραγωγή πρωτεϊνικών προϊόντων. Η εκχύλιση παρέχει υψηλές αποδόσεις - σχεδόν όλο το περιεχόμενο έλαιο στο σπόρο πρακτικά παραλαμβάνεται με μεγάλους χρόνους εκχύλισης. Για το σχεδιασμό μίας διεργασίας με χρήση ενός συγκεκριμένου συστήματος εκχύλισης πρέπει να γίνεται αριστοποίηση της απόδοσης (μεγιστοποίηση) για κάθε ελαιούχο σπόρο, με μείωση του χρόνου εκχύλισης στο ελάχιστο και αντίστοιχη ελαχιστοποίηση του λειτουργικού κόστους. Πειραματική διαδικασία Mέτρηση της πυκνότητας ελαίου με πυκνόμετρο Zυγίζεται το πυκνόμετρο κενό (β) και μετά πλήρες με έλαιο (B) σε θερμοκρασία περιβάλλοντος (θ) και υπολογίζεται η πυκνότητα στους θ ως: 0 όπου: α = 0.00068 και V 15 C = 50 ml. B + α(θ - θ ) (1+ 0.000025[θ - θ ]) d ( θ 0 ) 0 V15 C 0 32

ΛIΠAPA ΣΩMATA: METPHΣH ΦYΣIKΩN-XHMIKΩN ΣTAΘEPΩN. EKXYΛIΣH EΛAIOY Mέτρηση του δείκτη διάθλασης ελαίου με διαθλασίμετρο Abbe (n D 40 C ) Tα 2 πρίσματα του διαθλασίμετρου θερμαίνονται μέσω κυκλοφορητή στην επιθυμητή θερμοκρασία. Tοποθετούνται 1-2 σταγόνες ελαίου στο κάτω πρίσμα του διαθλασίμετρου, φέρονται σε επαφή τα 2 πρίσματα και φωτίζονται. Παρατηρείται το οπτικό πεδίο μέσα από τη διόπτρα του οργάνου. Στρέφεται το κουμπί μέτρησης του οργάνου έτσι ώστε η κινούμενη διαχωριστική γραμμή του φωτεινού - σκοτεινού τμήματος του επάνω οπτικού πεδίου να συμπέσει στο σημείο τομής των 2 ακινήτων ευθειών X. Tαυτόχρονα στο κάτω οπτικό πεδίο παρατηρείται η ένδειξη του δείκτη διάθλασης στην κλίμακα του οργάνου. Προσδιορισμός οξύτητας ελαίου Zυγίζονται 20 g (B) ελαίου σε κωνική φιάλη. Σε άλλη φιάλη προστίθενται 50 ml μίγματος αιθανόλης/αιθέρα (1:1 v/v) και εξουδετερώνονται με 0.1N NaOH και δείκτη φαινολοφθαλεΐνη. Tο μίγμα των εξουδετερωμένων διαλυτών προστίθεται στο έλαιο και το ελαιοδιάλυμα εξουδετερώνεται πάλι με 0.1N NaOH και δείκτη φαινολοφθαλεΐνη. H οξύτητα εκφράζεται σε ελαϊκό οξύ υπολογιζόμενη ως: Οξύτητα % = 0.1 x v x 282 10 x w όπου: v: τα καταναλωθέντα ml 0.1Ν NaOH της τιτλοδότησης w: η μάζα του ελαίου (g) 282: το ΜΒ του ελαϊκού οξέος. Mέτρηση χρώματος H μέτρηση γίνεται σε χρωματόμετρο Lovibond. Γεμίζεται η κυψελίδα του οργάνου μέχρι τη χαραγή και εισάγεται στο όργανο. Παρατηρείται το χρώμα και συνδυάζονται τα φίλτρα ώστε να δώσουν το ίδιο χρωματικό αποτέλεσμα με του ελαίου. Το χρώμα δίνεται σε: Μονάδες Lovibond: YxRxB (cm ύψος ελαίου στην κυψελίδα). Όπου Y = μονάδες κίτρινου, R = μονάδες κόκκινου, B = μονάδες μπλε. Μονάδες του ίδιου χρώματος προστίθενται. Eκχύλιση ελαίου από ελαιούχο σπόρο Δείγματα 25 g ξηρού αλεσμένου ελαιούχου σπόρου εκχυλίζονται σε συσκευή Soxhlet με χρήση διαλυτών εξανίου ή πετρελαϊκού αιθέρα. Κατά τη διάρκεια της εκχύλισης ανά 20 min 33

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY διακόπτεται η θέρμανση, αφήνεται το ελαιοδιάλυμα 15 min για ψύξη και λαμβάνεται δείγμα 2 ml ελαιοδιαλύματος με σιφώνιο. Παράλληλα μετρείται και η θερμοκρασία του ελαιοδιαλύματος. Το δείγμα μεταφέρεται σε προζυγισμένο φιαλίδιο ζύγισης. Zυγίζεται η ποσότητα του ελαιοδιαλύματος και μετρείται ο δείκτης διάθλασης αυτού. Με χρήση των καμπυλών αναφοράς του δείκτη διάθλασης και της πυκνότητας του ελαιοδιαλύματος συναρτήσει της περιεκτικότητας αυτού σε έλαιο (αφού προηγουμένως γίνει αναγωγή στη θερμοκρασία αναφοράς με χρήση των κατάλληλων τύπων) υπολογίζεται η ποσότητα του εκχυλισμένου έλαιου για τους διάφορους χρόνους εκχύλισης. Στη συνέχεια, με βάση την περιεκτικότητα των ελαιούχων σπόρων σε έλαιο, υπολογίζεται η ποσότητα του ανεκχύλιστου ελαίου (Ε). Από τις τιμές Ε που προκύπτουν με βάση τους διάφορους χρόνους εκχύλισης (λαμβάνοντας ανά δύο δείγματα) προκύπτουν οι αντίστοιχες τιμές α, και β της συνάρτησης εκχύλισης (E=αT β ), μέσω του δείκτη διάθλασης (η) και μέσω της πυκνότητας (d) των ελαιοδιαλυμάτων και δίνεται η συνάρτηση εκχύλισης με βάση το μέσο όρο των α και β. Υπολογίζεται ο συντελεστής συσχέτισης των α και β υπολογισμένων μέσω (η) και (d). Eρωτήσεις 1. Yπολογίστε την πυκνότητα του εμπορικού ελαίου στους 15 C. 2. Δώστε την τιμή του δείκτη διάθλασης του εμπορικού ελαίου στους 40 C. 3. Yπολογίστε την οξύτητα του εμπορικού ελαίου και κατατάξτε το ποιοτικά με βάση την οξύτητα. 4. Yπολογίστε το ανεκχύλιστο ποσό του ελαίου για τους διάφορους χρόνους εκχύλισης ως το ανηγμένο υπόλειμμα ελαίου από τη σχέση E=C/C 0, όπου C η συγκέντρωση του ελαίου σε χρόνο T και C 0 η αρχική συγκέντρωση ελαίου. Oι συγκεντρώσεις ελαίου υπολογίζονται και μέσω της πυκνότητας και μέσω του δείκτη διάθλασης του ελαιοδιαλύματος. 5. Δώστε τα διαγράμματα E-T (μέσω της πυκνότητας και μέσω του δείκτη διάθλασης). 6. Yπολογίστε τους συντελεστές α και β της εξίσωσης εκχύλισης (μέσοι όροι συντελεστών, αποκλίσεις, σημαντικότητα διαφορών) και με τις δύο μεθόδους υπολογισμού. 7. Δώστε το συντελεστή συσχέτισης για τις δύο μεθόδους προσδιορισμού (μέσω πυκνότητας ή δείκτη διάθλασης) της συγκέντρωσης του ελαίου. 8. Προσδιορίστε την επίδραση του είδους του διαλύτη και του χρόνου εκχύλισης (ANOVA) στην απόδοση της διεργασίας (βάρος εκχυλιζόμενου ελαίου). 34

ΛIΠAPA ΣΩMATA: METPHΣH ΦYΣIKΩN-XHMIKΩN ΣTAΘEPΩN. EKXYΛIΣH EΛAIOY Διάγραμμα ροής παραλαβής ελαίου Ελαιούχος σπόρος Συμπίεση Ακατέργαστο έλαιο Υπόλειμμα Έλαιο Εκχύλιση με εξάνιο Εξάτμιση διαλύτη Ακατέργαστο έλαιο Απελαιωμένο υπόλειμμα Διάγραμμα ροής παραλαβής ελαιόλαδου 35

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY Βιβλιογραφία Bernardini, E., 1983, Oil and Fat Technology, Technologies.r.I., V.1-2, Rome. Bailey s Industrial Oil and Fat Products, 1996, V.1-5, John Wiley & Sons Inc. Boskou, D., 1996, Olive oil: chemistry and technology, AOCS Press, USA. Christie, W., 1996-97, Advances in Lipid Methodology, V.1-4, Oily Press Lipid Library. Gunstone, F., 1996, Fatty Acid and Lipid, Blackie Academic & Professional. Gunstone, F.D. and Norris, F.A., 1983, Lipids in foods chemistry, biochemistry and Technology, Pergamon Press. Hamilton, R.J., 1995, Developments in Oils and Fats, Blackie Academic & Professional. Hamilton, R.J., 1997, Lipid Analysis of Oils and Fats, Blackie Academic & Professional. Hoffman, G., 1989, The chemistry and technology of edible oils and fats and their high fat products, Academic Press. Kirschenbauer, H.G., 1960, Fats and Oils, Reinhold Publishing Corporation. Lawson, H., 1995, Food Oils and Fats, Chapman & Hall. Mela, D.J., 1992, Dietary Fats, Chapman & Hall. Nettleton, J.A., 1995, Omega-3 Fatty Acids and Health, Chapman & Hall. Tzia, C., and Liadakis, G., 2003, "Extraction optimization in food engineering", p. 370, Marcel Dekker, USA. Wan, P.J., 1991, Introduction to oils and fats technology, AOCS. Θωμόπουλος, Χ.Δ., 1992, Τεχνολογία Γεωργικών Βιομηχανιών, ΕΜΠ, Αθήνα. Τζιά, Κ., 1987, Διδακτορική διατριβή: Συμβολή στη μελέτη του εξευγενισμού υψηλόβαθμων πυρηνέλαιων, ΕΜΠ. 36

Δείκτης διάθλασης (25οC) Δείκτης διάθλασης (25οC) ΛIΠAPA ΣΩMATA: METPHΣH ΦYΣIKΩN-XHMIKΩN ΣTAΘEPΩN. EKXYΛIΣH EΛAIOY ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Αρχική περιεκτικότητα ελαιούχου σπόρου σε έλαιο Βαμβακόπιτα: 8.7% Ελαιοπυρήνας: 12.3% Ελαιούχος σπόρος: Ελαιοπυρήνας Διαλύτης: Εξάνιο ΔΕΙΚΤΗΣ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ Καμπύλη αναφοράς 1,388 1,386 1,384 y = 0,0011x + 1,3718 R 2 = 0,9983 1,382 1,38 1,378 1,376 1,374 1,372 1,37 0 2 4 6 8 10 12 14 Σύσταση ελαίου (% κ.ό.) Ελαιούχος σπόρος: Ελαιοπυρήνας Διαλύτης: Πετρελαϊκός αιθέρας Καμπύλη αναφοράς 1,386 1,384 1,382 1,38 1,378 1,376 1,374 1,372 1,37 1,368 y = 0,0015x + 1,3674 R 2 = 0,9955 1,366 0 2 4 6 8 10 12 14 Σύσταση ελαίου (% κ.ό.) 37

Πυκνότητα (g/ml) Τ=25οC Πυκνότητα (g/ml) Τ=25οC ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY Μεταβολή του δείκτη διάθλασης με τη θερμοκρασία: n D t1 = n D t2 + (t 2 t 1 )*k, όπου n D t1 ο δείκτης διάθλασης στη θερμοκρασία t 1 αναφοράς, n D t2 ο δείκτης διάθλασης στη θερμοκρασία t 2 και k = 0.00035 για τα έλαια. Ελαιούχος σπόρος: Ελαιοπυρήνας Διαλύτης: Εξάνιο ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ Καμπύλη αναφοράς 0,685 0,68 y = 0,0026x + 0,6531 R 2 = 0,9758 0,675 0,67 0,665 0,66 0,655 0,65 0 2 4 6 8 10 12 Σύσταση ελαίου (% κ.ό.) Ελαιούχος σπόρος: Ελαιοπυρήνας Διαλύτης: Πετρελαϊκός αιθέρας Καμπύλη αναφοράς 0,675 0,67 y = 0,0029x + 0,6438 R 2 = 0,9919 0,665 0,66 0,655 0,65 0,645 0,64 0 2 4 6 8 10 12 Σύσταση ελαίου (% κ.ό.) Μεταβολή της πυκνότητας με τη θερμοκρασία: d t1 = d t2 + 0.00068(t 2 t 1 ) 38

Δείκτης διάθλασης (25οC) Δείκτης διάθλασης (25οC) ΛIΠAPA ΣΩMATA: METPHΣH ΦYΣIKΩN-XHMIKΩN ΣTAΘEPΩN. EKXYΛIΣH EΛAIOY Ελαιούχος σπόρος: Βαμβακόπιτα Διαλύτης: Εξάνιο ΔΕΙΚΤΗΣ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ Καμπύλη αναφοράς 1,386 1,384 y = 0,0012x + 1,3718 R 2 = 0,9982 1,382 1,38 1,378 1,376 1,374 1,372 1,37 0 2 4 6 8 10 12 Σύσταση ελαίου (% κ.ό) Ελαιούχος σπόρος: Βαμβακόπιτα Διαλύτης: Πετρελαϊκός αιθέρας Καμπύλη αναφοράς 1,384 1,382 1,38 y = 0,0015x + 1,3674 R 2 = 0,9959 1,378 1,376 1,374 1,372 1,37 1,368 1,366 0 2 4 6 8 10 12 Σύσταση ελαίου (% κ.ό.) Μεταβολή του δείκτη διάθλασης με τη θερμοκρασία: n D t1 = n D t2 + (t 2 t 1 )*k, όπου n D t1 ο δείκτης διάθλασης στη θερμοκρασία t 1 αναφοράς, n D t2 ο δείκτης διάθλασης στη θερμοκρασία t 2 και k = 0.00035 για τα έλαια. 39

Πυκνότητα (g/ml) Τ=25οC Πυκνότητα (g/ml) Τ=25οC ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ AΣKHΣEIΣ 8 ου EΞAMHNOY ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ Ελαιούχος σπόρος: Βαμβακόπιτα Διαλύτης: Εξάνιο Καμπύλη αναφοράς 0,69 0,685 0,68 y = 0,0037x + 0,6485 R 2 = 0,9692 0,675 0,67 0,665 0,66 0,655 0,65 0,645 0 2 4 6 8 10 12 Σύσταση ελαίου (% κ.ό.) Ελαιούχος σπόρος: Βαμβακόπιτα Διαλύτης: Πετρελαϊκός αιθέρας Καμπύλη αναφοράς 0,67 0,665 y = 0,0029x + 0,6374 R 2 = 0,9987 0,66 0,655 0,65 0,645 0,64 0,635 0 2 4 6 8 10 12 Σύσταση ελαίου (% κ.ό.) Μεταβολή της πυκνότητας με τη θερμοκρασία: d t1 = d t2 + 0.00068(t 2 t 1 ) 40

AΣKHΣH 4 ANTIΔPAΣEIΣ MAILLARD - MH ENZYMIKO MAYPIΣMA ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΠΡΟΤΥΠΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Π. Ταούκης, Ζ. Αλεξανδράκης, Γ. Κατσαρός Σκοπός Σκοπός της άσκησης αυτής είναι να μελετηθεί το μη ενζυμικό μαύρισμα των τροφίμων (αντίδραση Maillard) σε πρότυπα συστήματα. Μελετάται η επίδραση παραγόντων σημαντικών για το σχεδιασμό και τη διατηρησιμότητα των τροφίμων στο ρυθμό αντίδρασης και επιχειρείται η μαθηματική έκφραση της. Θεωρία Οι αντιδράσεις Maillard είναι αντιδράσεις που γίνονται στα τρόφιμα κατά τη θερμική κατεργασία τους ή τη μακρά αποθήκευσή τους και έχουν ως αποτέλεσμα την εμφάνιση καστανού χρώματος, χαρακτηριστικής οσμής και γεύσης. Oφείλονται κατ αρχή στην αντίδραση μεταξύ καρβονυλοενώσεων (αλδεΰδες ή κετόνες) με αμινομάδες και οδηγούν μέσα από πολλά στάδια σε σκουρόχρωμα προϊόντα. Aντίστοιχες ενώσεις υπάρχουν στα τρόφιμα: ανάγοντα σάκχαρα (γλυκόζη, γαλακτόζη, μαλτόζη, λακτόζη, φρουκτόζη) και πρωτεΐνες, πεπτίδια αμινοξέων. Παράγοντες που καθορίζουν το ρυθμό της αντίδρασης Maillard είναι: η θερμοκρασία, το ph, το είδος και η συγκέντρωση του ανάγοντος σακχάρου και της αμινοενώσεως, η ενεργότητα νερού και η παρουσία ιόντων χαλκού. Oι αντιδράσεις Maillard ευνοούνται από μέσες υγρασίες (ενεργότητα νερού 0.6-0.8). Tα οξέα αναστέλλουν ή παρεμποδίζουν την αντίδραση γιατί αδρανοποιούν τις ελεύθερες αμινομάδες των αμινοξέων, πεπτιδίων και πρωτεϊνών σχηματίζοντας με αυτές άλατα. Oι βάσεις επιτείνουν την αντίδραση γιατί απελευθερώνουν αμινομάδες που είναι ενδεχόμενα αδρανοποιημένες σε μορφή αλάτων. Παρεμπόδιση των αντιδράσεων γίνεται με χημικά μέσα π.χ. με NaHSO 3. H δράση του NaHSO 3 βασίζεται στο ότι αντιδρά με την καρβονυλομάδα των αναγόντων σακχάρων 41