ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΝΙΚΟΛΑΟΥ Γ. ΙΦΤΗ ΧΗΜΙΚΟΥ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΝΙΚΟΛΑΟΥ Γ. ΙΦΤΗ ΧΗΜΙΚΟΥ ΜΕΛΕΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΗΤΩΝ ΜΙΓΜΑΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΣΟΓΙΑΣ-ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΩΝ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΘΕΡΜΙΚΗ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2005

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΝΙΚΟΛΑΟΥ Γ. ΙΦΤΗ ΧΗΜΙΚΟΥ ΜΕΛΕΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΗΤΩΝ ΜΙΓΜΑΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΣΟΓΙΑΣ- ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΩΝ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΘΕΡΜΙΚΗ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ που εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Χηµείας και Τεχνολογίας Τροφίµων του Τοµέα Χηµικής Τεχνολογίας και Βιοµηχανικής Χηµείας του Τµήµατος Χηµείας ΕΠΤΑΜΕΛΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Αναπ.Καθηγητής ΚΙΟΣΕΟΓΛΟΥ,Β. (Επιβλέπων Καθηγητής) Καθηγητής ΜΠΟΣΚΟΥ,. (Μέλος Συµβουλευτικής Επιτροπής) Αναπ.Καθηγητής ΟΞΑΣΤΑΚΗΣ,Γ. (Μέλος Συµβουλευτικής Επιτροπής) Καθηγητής ΑΛΗΧΑΝΙ ΗΣ,Ε. (Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Τµήµα Γεωπονίας) Καθηγητής ΜΠΙΛΙΑ ΕΡΗΣ,Κ. (Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Τµήµα Γεωπονίας) Αναπ.Καθηγήτρια ΤΣΙΜΙ ΟΥ,Μ. (Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Τµήµα Χηµείας) Επικ.Καθηγητής ΜΠΛΕΚΑΣ,Γ. (Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Τµήµα Χηµείας) 2

Η επταµελής εξεταστική επιτροπή, που διορίστηκε για την κρίση της διδακτορικής διατριβής του κ.ν. ιφτή συνεδρίασε στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο στις 8-7-2005, όπου παρακολούθησε την παρουσίαση της διατριβής του µε τίτλο: «Μελέτη φυσικοχηµικών ιδιοτήτων µιγµάτων πρωτεϊνών σόγιας-πολυσακχαριτών µετά από θερµική κατεργασία». Η επιτροπή έκρινε οµόφωνα ότι η διατριβή είναι πρωτότυπη και αποτελεί ουσιαστική συµβολή στην πρόοδο της επιστήµης. TA ΜΕΛΗ ΤΗΣ ΕΠΤΑΜΕΛΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ Καθηγητής.Μπόσκου (Μέλος της τριµελούς συµβουλευτικής επιτροπής) Καθηγητής Ε.Αληχανίδης Καθηγητής Κ.Μπιλιαδέρης Αναπ.Καθηγητής Β.Κιοσέογλου (Επιβλέπων Καθηγητής) Αναπ.Καθηγητής Γ. οξαστάκης (Μέλος της τριµελούς συµβουλευτικής επιτροπής) Αναπ.Καθηγήτρια Μ.Τσιµίδου Επίκ.Καθηγητής Γ.Μπλέκας

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Κύριος στόχος της διατριβής αυτής ήταν η µελέτη των φυσικοχηµικών ιδιοτήτων των πρωτεϊνών της σόγιας µετά από σύζευξή τους µε πολυσακχαρίτες. Γενικά τα προϊόντα σύζευξης των πρωτεϊνών µε πολυσακχαρίτες παρουσιάζουν βελτιωµένες λειτουργικές ιδιότητες. Οι πρωτεΐνες του σπόρου της σόγιας αποµονώνονται σχετικά εύκολα και έχουν χαρακτηρισθεί σε ικανοποιητικό βαθµό. ιερευνήθηκε η δυνατότητα της σύζευξης των πρωτεϊνών σόγιας µε τους πολυσακχαρίτες δεξτράνη και καρβοξυµεθυλο-κυτταρίνη, καθώς επίσης και το αποτέλεσµα της σύζευξης αυτής στις λειτουργικές τους ιδιότητες. Η διατριβή εκπονήθηκε σχεδόν στο σύνολο της στο Εργαστήριο Χηµείας και Τεχνολογίας Τροφίµων του Τµήµατος Χηµείας του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου. Τα ρεολογικά πειράµατα πραγµατοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Χηµείας και Βιοχηµείας Τροφίµων του Τµήµατος Γεωπονίας του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου. Θα ήθελα σε αυτό το αρχικό σηµείο να ευχαριστήσω όλους όσους συνέβαλλαν στην πραγµατοποίηση της διατριβής µου. Ευχαριστώ θερµά τον Β. Κιοσέογλου, Αναπληρωτή Καθηγητή του Εργαστηρίου Τροφίµων του Τµήµατος Χηµείας του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης για την υπόδειξη του θέµατος,την επίβλεψη και την καθοδήγηση σε όλη τη διάρκεια της εργασίας µου. Ευχαριστώ τον Καθηγητή.Μπόσκου και τον Αναπληρωτή Καθηγητή Γ. οξαστάκη που, µαζί µε τον Β. Κιοσσέογλου αποτέλεσαν την τριµελή επιτροπή επίβλεψης και οι οποίοι µε εύστοχες παρατηρήσεις συνέβαλαν ουσιαστικά στην πορεία της εργασίας µου. Επίσης ευχαριστώ την Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Μ. Τσιµίδου και τον Επίκουρο Καθηγητή Γ.Μπλέκα,µέλη της εξεταστικής επιτροπής,για τις υποδείξεις και τη διόρθωση των δοκιµίων. Ευχαριστώ τον Καθηγητή Κ. Μπιλιαδέρη, για τη συνεργασία του µε το εργαστήριο µας και τη βοήθεια στην πραγµατοποίηση των ρεολογικών µετρήσεων. Ευχαριστώ τον Καθηγητή Ε.Αληχανίδη,για τις υποδείξεις του όσον αφορά τη µέθοδο της ηλεκτροφόρησης. Επίσης ευχαριστώ όλο το προσωπικό του Εργαστηρίου Χηµείας και Τεχνολογίας Τροφίµων, για τη συνεργασία τους και το ευχάριστο εργασιακό περιβάλλον. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω και να αφιερώσω το έργο αυτό στην οικογένεια µου για την υποµονή και τη συµπαράστασή της όλα αυτά τα χρόνια. Θεσσαλονίκη,Ιούλιος 2005 Νικόλαος Γ. ιφτής

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελίδα 1.EΙΣΑΓΩΓΗ...... 1 1.1.Σύζευξη πρωτεϊνών µε πολυσακχαρίτες.... 1 1.1.1.Σύζευξη πρωτεϊνών µε πολυσακχαρίτες µέσω των αντιδράσεων Maillard. 15 1.2.Λειτουργικές ιδιότητες πρωτεϊνών........ 19 1.2.1.Γαλακτωµατοποιητικές ιδιότητες. 19 1.2.1.1.Επιφανειακή δράση πρωτεϊνών..... 20 1.2.1.2. οµή πρωτεϊνικού υµενίου στη διεπιφάνεια ελαίου-νερού....... 21 1.2.1.. Προσρόφηση πρωτεϊνών παρουσία άλλων πρωτεϊνικών µορίων ή γαλακτωµατοποιητών χαµηλού µοριακού βάρους.... 22 1.2.2.Αφριστικές ιδιότητες... 2 1.2..Πηκτωµατοποιητικές ιδιότητες........ 25 1..Σχηµατισµός και σταθερότητα γαλακτωµάτων.. 27 1..1.Σχηµατισµός γαλακτώµατος 27 1..2.Φυσικοχηµική σταθερότητα γαλακτωµάτων... 28 1..2.1.Αποκορύφωση (cream ing).... 28 1..2.2.Συσσωµάτωση (flocculation).... 29 1..2..Πολυµερική σταθεροποίηση γαλακτωµάτων (steric stabilization)... 1 1..2..Ολική ενέργεια αλληλεπίδρασης... 2 1..2.5.Οσµωτική συσσωµάτωση (depletion flocculation)... 1..2.6.Συγχώνευση (coalescence)... 1..Ρεολογικές ιδιότητες φυσικοχηµικών συστηµάτων.... 6 1..1.Ρεολογικές ιδιότητες γαλακτωµάτων... 7 1.5.Πρωτεΐνες της σόγιας.. 0 1.5.1.7S γλοβουλίνες. 1 1.5.2.11S γλοβουλίνες... 1 1.5..Λειτουργικές ιδιότητες των πρωτεϊνών σόγιας.... 2.ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΙΚΟΣ ΣΚΟΠΟΣ-ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΙΑΤΡΙΒΗΣ..... 7.ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ.. 8.1.Υλικά-Αντιδραστήρια..... 8.2.Συσκευές-Όργανα.... 9..Μέθοδοι....... 50..1.Παρασκευή πρωτεϊνικού υπερσυµπυκνώµατος σόγιας (ΠΥΣ).... 50..2.Ελεγχόµενη θέρµανση ξηρού µίγµατος ΠΥΣ-πολυσακχαρίτη.... 50...Εργαστηριακή εξέταση ΠΥΣ και µιγµάτων ΠΥΣ-πολυσακχαρίτη. 51...1. Προσδιορισµός πρωτεϊνών,λίπους,ανόργανων συστατικών και υγρασίας στο ΠΥΣ. 51...2.Ηλεκτροφόρηση.... 51...Προσδιορισµός των σουλφυδρυλικών οµάδων στο ΠΥΣ... 5...Προσδιορισµός των ελεύθερων αµινοµάδων στο ΠΥΣ.... 5...Προσδιορισµός της διαλυτότητας των πρωτεϊνών... 5..5.Παρασκευή γαλακτωµάτων ελαίου-νερού (Ε/Ν)..... 55..6.Μέτρηση του µεγέθους των σταγονιδίων των γαλακτωµάτων.... 55..7. Εκτίµηση της σταθερότητας των γαλακτωµάτων έναντι της συγχώνευσης ή της αποκορύφωσης..... 56..8. Εκτίµηση της σταθερότητας των γαλακτωµάτων έναντι της θερµικής συσσωµάτωσης... 57 5

..9. Προσδιορισµός της ποσότητας των πρωτεϊνών που προσροφώνται στη διεπιφάνεια ελαίου-νερού των γαλακτωµάτων.. 57..10. Προσρόφηση πρωτεϊνών σόγιας παρουσία γαλακτωµατοποιητών µικρού µοριακού βάρους ή άλλων πρωτεϊνών... 58..11. Μέτρηση των ρεολογικών χαρακτηριστικών των γαλακτωµάτων τύπου εµβάµµατος σαλάτας...... 58..12.Στατιστική ανάλυση... 59.ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΖΗΤΗΣΗ..... 60.1.Θέρµανση µιγµάτων ΠΥΣ-δεξτράνης υπό ελεγχόµενες συνθήκες. 60.1.1.Μεταβολές στη σύσταση των µιγµάτων...... 60.1.2.Λειτουργικές ιδιότητες των µιγµάτων..... 6.1.2.1. ιαλυτότητα των πρωτεϊνών..... 6.1.2.2.Γαλακτωµατοποιητική δράση σε συστήµατα διασποράς ελαίου-νερού... 66.1.2.2.1. Προσρόφηση των συστατικών στην επιφάνεια των σταγονιδίων του γαλακτώµατος..... 66.1.2.2.2.Σχηµατισµός και σταθεροποίηση γαλακτωµάτων... 68.1.2..Σταθερότητα γαλακτωµάτων ως προς τη θερµική συσσωµάτωση... 7.1.2.. Γαλακτωµατοποιητική δράση παρουσία άλλων επιφανειοδραστικών µορίων.... 79.1.2..1.Προσρόφηση στην επιφάνεια των σταγονιδίων του γαλακτώµατος.. 79.1.2..2.Σχηµατισµός και σταθεροποίηση γαλακτωµάτων...... 8.1.. Ρεολογικές ιδιότητες και σταθερότητα γαλακτωµάτων τύπου εµβάµµατος σαλάτας (salad dressing).... 90.1..1.Αλληλεπιδράσεις ανάµεσα στα σταγονίδια-ρεολογικά χαρακτηριστικά των γαλακτωµάτων........ 90.1..2.Σταθερότητα των γαλακτωµάτων κατά την αποθήκευση σε συνάρτηση µε τις µεταβολές των ρεολογικών τους χαρακτηριστικών.. 97.1...Ρεολογικά χαρακτηριστικά της φάσης της κρέµας των γαλακτωµάτων µετά την αποκορύφωσή τους.. 10.2.Θέρµανση µιγµάτων ΠΥΣ-NaCM C υπό ελεγχόµενες συνθήκες.... 105.2.1.Μεταβολές στη σύσταση των µιγµάτων.. 105.2.2.Λειτουργικές ιδιότητες των µιγµάτων...... 109.2.2.1. ιαλυτότητα των πρωτεϊνών του ΠΥΣ. 109.2.2.2.Γαλακτωµατοποιητική δράση σε συστήµατα διασποράς ελαίου-νερού... 110.2.2.2.1. Προσρόφηση των συστατικών στην επιφάνεια των σταγονιδίων του γαλακτώµατος. 110.2.2.2.2.Σχηµατισµός και σταθεροποίηση γαλακτωµάτων.. 112 5.ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ.... 116 6.ABSTRACT-ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 120 7.ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ.. 121 6

ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σελίδα Σχήµα 1.1.Αντίδραση πηκτίνης µε την ε-αµινοµάδα της πρωτεΐνης ορού γάλακτος ή ζελατίνης. 1 Σχήµα 1.2. Αντίδραση PG A και ζελατίνης και δηµιουργία προϊόντος σύζευξης οµοιοπολικού χαρακτήρα...... 15 Σχήµα 1..Αρχικό στάδιο των αντιδράσεων Maillard και σχηµατισµός της ένωσης A m adori. 16 Σχήµα 1.. Α:Αντίδραση Maillard ανάµεσα στο ελεύθερο καρβονύλιο του πολυσακχαρίτη µε την ε-αµινοµάδα της λυσίνης του µορίου της πρωτεΐνης. Β:Μοριακή απεικόνιση της σύζευξης µορίων πολυσακχαρίτη-λυσοζύµης... 16 Σχήµα 1.5. οµή προσροφηµένων µορίων πρωτεϊνών στη διεπιφάνεια ελαίουνερού.. 22 Σχήµα 1.6. Σχηµατική αναπαράσταση των τριών κύριων φαινοµένων αποσταθεροποίησης των γαλακτωµάτων,της αποκορύφωσης,της συγχώνευσης και της συσσωµάτωσης... 28 Σχήµα 1.7. Πολυµερικές αλληλεπιδράσεις ανάµεσα στα σταγονίδια του γαλακτώµατος: α) Ελαστική συνεισφορά λόγω συµπίεσης των ζωνών των πολυµερών,β)ανάµιξη των αλυσίδων των προσροφηµένων µορίων πολυµερούς.. 2 Σχήµα 1.8. Ελκτική δύναµη που προκύπτει ανάµεσα στα σταγονίδια του γαλακτώµατος όταν αυτά περιβάλλονται από κολλοειδή σωµατίδια που δεν είναι προσροφηµένα στη διεπιφάνεια (depletion flocculation).. Σχήµα 1.9. ιαδικασία συγχώνευσης δύο σταγονιδίων ελαίου µε σταδιακή λέπτυνση του πάχους της υδατικής φάσης που παρεµβάλλεται... 5 Σχήµα 1.10.Οι πρωτεΐνες της σόγιας και οι υποµονάδες τους. Σχήµα.1. Παραλαβή υπερσυµπυκνώµατος σόγιας (ΠΥΣ) µε τη µέθοδο της ισοηλεκτρικής καταβύθισης... 50 Σχήµα.1. οµή του µορίου της δεξτράνης. 6 Σχήµα.2. Μέσο µέγεθος σταγονιδίων εµβαµµάτων σαλάτας που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης που δε θερµάνθηκαν (A), ή θερµάνθηκαν για 1 (B) (Γ)εβδοµάδες καθώς και µε µη θερµικά επεξεργασµένο ΠΥΣ ( ).Οι τιµές d,2 ( )και d, ( )προσδιορίστηκαν µετά από έντονη ανάδευση στο λουτρό του Mastersizerγια δύο λεπτά,παρουσία 1% SD S.... 9 Σχήµα..Η δοµή της ΝaC M C µε βαθµό υποκατάστασης 1.. 108 7

ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ Σελίδα Εικόνα.1.Malvern Mastersizer2000. 56 Εικόνα.2.Ρεόµετρο Physica MCR 00.. 59 Εικόνα.1. Μεταβολή του χρώµατος κατά τη θέρµανση A: µίγµατος ΠΥΣδεξτράνης,Β:ΠΥΣ.Oι αριθµοί αντιστοιχούν σε εβδοµάδες θέρµανσης.. 61 Εικόνα.2.SD S-PA G E ηλεκτροφορήµατα για τα µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης,µετά από θέρµανση στους 60 C για χρονικό διάστηµα έως εβδοµάδες. A: M.B. δεξτράνης 1kD a,b:m.b.δεξτράνης 7kD a. ιαδροµές 1-:Θέρµανση για 0,1, εβδοµάδες αντίστοιχα,αναλογία βάρους πρωτεΐνης/πολυσακχαρίτη 1:1. ιαδροµές -6: Θέρµανση για 0,1, εβδοµάδες αντίστοιχα, αναλογία βάρους πρωτεΐνης/πολυσακχαρίτη 1:... 61 Εικόνα..SD S-PA G E ηλεκτροφορήµατα για τα µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης 1kD a µετά από θέρµανση στους 60 C για χρονικό διάστηµα έως εβδοµάδες.χρώση ζωνών για υδατάνθρακες µε τη µέθοδο Zacharious. ιαδροµές 1-:Θέρµανση για 0,1, εβδοµάδες αντίστοιχα, αναλογία βάρους πρωτεΐνης/πολυσακχαρίτη 1:1. ιαδροµές -6:Θέρµανση για 0,1, εβδοµάδες αντίστοιχα,αναλογία βάρους 1:.. 62 Εικόνα..Άνω τµήµατα των ηλεκτροφορηµάτων για το κλάσµα των πρωτεϊνών που προσροφήθηκε στη διεπιφάνεια ελαίου-νερού σε γαλακτώµατα µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης Μ.Β.1kD a µε αναλογία βάρους 1:1.A:Χρώση για πρωτεΐνες,b: Χρώση για υδατάνθρακες, α: ph =6.5, β: ph =.8. Οι αριθµοί αντιστοιχούν σε εβδοµάδες θέρµανσης του µίγµατος ΠΥΣ-δεξτράνης... 67 Εικόνα.5.Συµπεριφορά κατά την αποκορύφωση γαλακτωµάτων Ε/Ν (φ=0,10)µε ph =6,5 (0,5% σε πρωτεΐνη)που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης και ΠΥΣ,µετά από αποθήκευση για 10 ηµέρες.a:mb δεξτράνης 1kD a, B: MB δεξτράνης 7kD a,α:αναλογία βάρους πρωτεΐνης/πολυσακχαρίτη 1:1,β:Αναλογία βάρους πρωτεΐνης/πολυσακχαρίτη 1:. Οι αριθµοί αντιστοιχούν σε εβδοµάδες θέρµανσης του µίγµατος ΠΥΣ-δεξτράνης. 72 Εικόνα.6.Συµπεριφορά κατά την αποκορύφωση γαλακτωµάτων Ε/Ν (φ=0,10)µε ph =,8 (0,5% σε πρωτεΐνη)που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης και ΠΥΣ,µετά από αποθήκευση για 10 ηµέρες.a:m.b.δεξτράνης 1kD a,b: M.B. δεξτράνης 7kD a,α:αναλογία βάρους πρωτεΐνης/πολυσακχαρίτη 1:1,β:Αναλογία βάρους πρωτεΐνης/πολυσακχαρίτη 1:. Οι αριθµοί αντιστοιχούν σε εβδοµάδες θέρµανσης του µίγµατος ΠΥΣ-δεξτράνης. 72 Εικόνα.7. Σταθερότητα ως προς την αποκορύφωση γαλακτωµάτων (Ε/Ν), (φ=0,20) που παρασκευάστηκαν µε θερµικά επεξεργασµένο µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης στους 60ºC για 1 εβδοµάδα (A)ή ΠΥΣ (B),µετά από θέρµανση στους 100ºC για 0 (1)και 0 (2).. 75 Εικόνα.8. Hλεκτροφορήµατα SD S-PA G E, του πρωτεϊνικού κλάσµατος που προσροφήθηκε σε γαλακτώµατα Ε/Ν (φ=0,10) τα οποία παρασκευάστηκαν µε θερµικά επεξεργασµένο για 1 εβδοµάδα µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης µε ph 6,5 (A)και,8 (B).Τα γαλακτώµατα παρασκευάστηκαν απουσία (1)ή παρουσία Tw een 0 (2), µονοστεατίνης (),αλβουµίνης του ορού () ή καζεϊνικού νατρίου (5).Αναλογία βάρους πρωτεϊνών σόγιας/τασενεργού ή άλλης πρωτεΐνης στο σύστηµα 1:1... 82 Εικόνα.9. Άνω τµήµα ηλεκτροφορηµάτων SD S-PA G E µε χρώση για υδατάνθρακα, θερµικά επεξεργασµένου µίγµατος ΠΥΣ-δεξτράνης που προσροφήθηκε σε γαλακτώµατα Ε/Ν (φ=0,10)µε ph 6,5 (A)και,8 (B),τα οποία παρασκευάστηκαν µε µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης απουσία (1)ή παρουσία Tw een 0 (2), µονοστεατίνης (),αλβουµίνης του ορού () ή καζεϊνικού νατρίου (5).Αναλογία βάρους πρωτεϊνών σόγιας/γαλακτωµατοποιητή στο σύστηµα 1:1.... 82 8

Εικόνα.10. Αποκορύφωση γαλακτωµάτων Ε/Ν (φ=0,10) µε θερµικά επεξεργασµένο για 1 εβδοµάδα µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης απουσία (1), ή παρουσία Tw een 0 (2),µονοστεατίνης (),αλβουµίνης του ορού (6),ή καζεϊνικού νατρίου (8),µε αναλογία βάρους ΠΥΣ/γαλακτωµατοποιητή 1:1,και ph 6,5 (A)και,8 (B) µετά από 1 ηµέρα αποθήκευσης.συγκέντρωση πρωτεϊνών σόγιας γαλακτωµάτων: 0.5% (w/v).οι περιέκτες στα δεξιά κάθε γαλακτώµατος µε τους κωδικούς,5,7,9 αντιστοιχούν σε δείγµατα που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα γαλακτωµατοποιητή/δεξτράνης απουσία ΠΥΣ.. 86 Εικόνα.11.Αποκορύφωση εµβαµµάτων σαλάτας που παρασκευάστηκαν µε µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης που δεν θερµάνθηκε ή θερµάνθηκε για 1 και εβδοµάδες µετά από 1 (A)ή 100 ηµέρες (B) αποθήκευσης. Οι αριθµοί υποδηλώνουν τις εβδοµάδες θέρµανσης...... 97 Εικόνα.12.Αποκορύφωση εµβαµµάτων σαλάτας,παρουσία ξανθάνης (0,2% στη συνεχή φάση), µετά από 70 (Α) και 100 (Β) ηµέρες αποθήκευσης. Οι αριθµοί υποδηλώνουν τις εβδοµάδες θέρµανσης των µιγµάτων ΠΥΣ-δεξτράνης.. 10 Εικόνα.1. SD S-PA G E ηλεκτροφορήµατα µιγµάτων ΠΥΣ-NaCM C-υψηλού ιξώδους που έχουν θερµανθεί για χρονικό διάστηµα έως και 5 εβδοµάδων. ιαδροµές 1-6: Θερµοστάτηση για 0, 1, 2,, και 5 εβδοµάδες µίγµατος µε αναλογία βαρών 1:1. ιαδροµές 7-12: Θερµοστάτηση για 0, 1, 2,, και 5 εβδοµάδες µίγµατος µε αναλογία βαρών 1:. 106 Εικόνα.1. SD S-PA G E ηλεκτροφορήµατα ΠΥΣ, που έχουν θερµανθεί για χρονικό διάστηµα έως και 5 εβδοµάδων. ιαδροµές 1-6:Επώαση για 0,1,2,, και 5 εβδοµάδες,αντίστοιχα 106 Εικόνα.15.Ηλεκτροφορήµατα του κλάσµατος της πρωτεΐνης που προσροφήθηκε στη διεπιφάνεια ελαίου-νερού στα γαλακτώµατα Ε/Ν (φ=0,10) που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-CM C χαµηλού ιξώδους µε αναλογία βάρους 1:1 σε τιµή ph 6.5.Οι αριθµοί αντιστοιχούν σε εβδοµάδες θέρµανσης... 112 Εικόνα.16. Αποκορύφωση γαλακτωµάτων, Ε/Ν (φ=0,10) µε ph 6,5 τα οποία παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-NaCM C χαµηλού ιξώδους,52 ηµέρες µετά την παρασκευή τους. Οι αριθµοί αντιστοιχούν σε εβδοµάδες θέρµανσης του µίγµατος..... 11 Εικόνα.17.Συµπεριφορά κατά την αποκορύφωση γαλακτωµάτων Ε/Ν (φ=0,10) µε ph =6,5 που παρασκευάστηκαν µε ΠΥΣ και µίγµατα ΠΥΣ-NaCM C,µετά από αποθήκευση για 6 ηµέρες.γαλακτώµατα µε ΠΥΣ θερµικά επεξεργασµένο για 0 εβδοµάδες (α),5 εβδοµάδες (β).με ΠΥΣ-NaCM C µέσου ιξώδους,µε αναλογία βαρών 1:1,θερµικά επεξεργασµένο για 0 εβδοµάδες (γ)και 5 εβδοµάδες (δ).με ΠΥΣ-NaCM C υψηλού ιξώδους,µε αναλογία βαρών 1: θερµικά επεξεργασµένο για 0 εβδοµάδες (ε)και 5 εβδοµάδες (στ)........ 115 Εικόνα.18.Συµπεριφορά κατά την αποκορύφωση γαλακτωµάτων Ε/Ν (φ=0,10) µε ph =,8 που παρασκευάστηκαν µε ΠΥΣ και µίγµατα ΠΥΣ-NaCM C µετά από αποθήκευση για 6 ηµέρες.γαλακτώµατα µε ΠΥΣ θερµικά επεξεργασµένο για 0 εβδοµάδες (α)και 5 εβδοµάδες (β).με ΠΥΣ-NaCM C µέσου ιξώδους,µε αναλογία βαρών 1:1,θερµικά επεξεργασµένο για 0 εβδοµάδες (γ)και 5 εβδοµάδες (δ).με ΠΥΣ-NaCM C υψηλού ιξώδους,µε αναλογία βαρών 1:,θερµικά επεξεργασµένο για 0 εβδοµάδες (ε)και 5 εβδοµάδες (στ).... 115 9

ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ Σελίδα Πίνακας 1.1.Προϊόντα σύζευξης πρωτεΐνης-πολυσακχαρίτη µέσω των αντιδράσεων Maillard και οι κυριότερες ιδιότητές τους 18 Πίνακας 1.2.Συστατικά των κλασµάτων των πρωτεϊνών σόγιας. 0 Πίνακας 1.. Σύσταση σε αµινοξέα και µοριακά βάρη των υποµονάδων που αποτελούν τη β-συνγλυκινίνη 2 Πίνακας 1.. Σύσταση σε αµινοξέα και µοριακό βάρος των υποµονάδων που αποτελούν την 11S πρωτεΐνη της σόγιας... Πίνακας 1.5.Λειτουργικές ιδιότητες πρωτεϊνών σόγιας σε συστήµατα τροφίµων.. 5 Πίνακας.1.Σύσταση υπερσυµπυκνώµατος πρωτεϊνών σόγιας (ΠΥΣ)... 51 Πίνακας.2. Σύσταση των διαλυµάτων που χρησιµοποιούνται στη µέθοδο της ηλεκτροφόρησης 52 Πίνακας.. ιαλύµατα για τη χρώση πρωτεϊνών σε πηκτές ηλεκτροφόρησης SD S- PAGE. 5 Πίνακας.. ιαδικασία χρώσης υδατανθράκων σε πηκτές ηλεκτροφόρησης SD S- PAGE. 5 Πίνακας.1.Σύσταση πρωτεϊνικών συστατικών (%)των µιγµάτων ΠΥΣ-δεξτράνης µετά από θέρµανση στους 60 C για χρονικό διάστηµα έως εβδοµάδες. 62 Πίνακας.2. Επίδραση της θέρµανσης στη συγκέντρωση των ελεύθερων αµινοµάδων και των σουλφυδρυλικών οµάδων του ΠΥΣ και των µιγµάτων ΠΥΣδεξτράνης.Μέσοι όροι για κάθε στήλη ή σειρά µε τον ίδιο εκθέτη δεν διαφέρουν σηµαντικά (p<0.05) 6 Πίνακας.. ιαλυτότητα πρωτεϊνών (%)του ΠΥΣ και των µιγµάτων του µε δεξτράνη µετά από θέρµανση στους 60 C για χρονικό διάστηµα έως και εβδοµάδων. Μέσοι όροι για σειρά για κάθε τιµή ph, µε τον ίδιο εκθέτη δεν διαφέρουν σηµαντικά (p<0.05)...... 65 Πίνακας.. Ποσότητα πρωτεϊνών σόγιας που προσροφήθηκε ανά µονάδα διεπιφάνειας,γ s (mg/m 2 ), σε γαλακτώµατα Ε/Ν (φ=0,10),που παρασκευάστηκαν µε ΠΥΣ ή µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης.Μέσοι όροι για κάθε σειρά και για κάθε τιµή ph, µε τον ίδιο εκθέτη δεν διαφέρουν σηµαντικά (p<0.05)..... 66 Πίνακας.5. Σύσταση (%) του προσροφηµένου κλάσµατος του µίγµατος πρωτεϊνικών συστατικών του ΠΥΣ σε γαλακτώµατα ph =6,5 (φ=0,10), που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης µετά από θέρµανση στους 60 C για χρονικό διάστηµα έως εβδοµάδες... 69 Πίνακας.6. Σύσταση (%) του προσροφηµένου κλάσµατος του µίγµατος πρωτεϊνικών συστατικών του ΠΥΣ σε γαλακτώµατα ph =,8 (φ=0,10), που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης µετά από θέρµανση στους 60 C για χρονικό διάστηµα έως εβδοµάδες... 69 Πίνακας.7. Μέσο µέγεθος σταγονιδίων d,2 (µm), γαλακτωµάτων Ε/Ν (φ=0,10) που παρασκευάστηκαν µε θερµικά επεξεργασµένο ΠΥΣ ή µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης. Περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη 0,5% w /v. ιαφορετικοί εκθέτες ανά ph, σε κάθε σειρά,σηµαίνουν στατιστικώς σηµαντική διαφορά (p<0.05)... 70 Πίνακας.8. Μεταβολή του µεγέθους σταγονιδίων d,0 σε σχέση µε το χρόνο θέρµανσης για γαλακτώµατα Ε/Ν (φ=0,20) µε ph =6,5, µε ΠΥΣ,µε µη θερµικά επεξεργασµένο µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης και µε θερµικά επεξεργασµένο για 1 εβδοµάδα µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης... 76 Πίνακας.9. Επίδραση της συγκέντρωσης του Tween 0 ή της µονοστεατίνης (GM S) στη διεπιφανειακή συγκέντρωση, Γ s, των πρωτεϊνών σόγιας σε γαλακτώµατα Ε/Ν (φ=0,10) που παρασκευάστηκαν µε µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης 10

θερµικά επεξεργασµένο για 1 εβδοµάδα. Συγκέντρωση πρωτεϊνών σόγιας στο γαλάκτωµα 0,5%. είγµατα µε ίδιους δείκτες, για κάθε τιµή ph δεν διαφέρουν σηµαντικά (p<0.05) 80 Πίνακας.10.Επίδραση της συγκέντρωσης της αλβουµίνης ορού ή του καζεϊνικού νατρίου στη διεπιφανειακή συγκέντρωση, Γ s, σε γαλακτώµατα Ε/Ν (φ=0,10) µε µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης θερµικά επεξεργασµένο για µια εβδοµάδα. Συγκέντρωση πρωτεϊνών σόγιας 0,5% στο γαλάκτωµα. είγµατα µε ίδιους δείκτες,για κάθε τιµή ph δεν διαφέρουν σηµαντικά (p<0.05). 81 Πίνακας.11. Επίδραση της παρουσίας Tw een 0 ή µονοστεατίνης (GM S)στη σύσταση του κλάσµατος των πρωτεϊνών σόγιας (%) που προσροφώνται στη διεπιφάνεια σε γαλακτώµατα Ε/Ν (φ=0,10) που παρασκευάστηκαν µε χρήση µιγµάτων πρωτεϊνών σόγιας-δεξτράνης που θερµάνθηκαν για 1 εβδοµάδα µε αναλογία βάρους πρωτεϊνών σόγιας/γαλακτωµατοποιητή 1:1. Συγκέντρωση (πρωτεϊνών σόγιας 0,5% (w/v). Οι τιµές για κάθε συστατικό δεν διαφέρουν σηµαντικά (p<0.05)... 8 Πίνακας.12.Επίδραση της συγκέντρωσης του Tw een 0 και της µονοστεατίνης (GM S) στο µέγεθος των σταγονιδίων,d,2, γαλακτωµάτων Ε/Ν (φ=0,10) που παρασκευάστηκαν µε µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης θερµικά επεξεργασµένο για 1 εβδοµάδα.συγκέντρωση πρωτεϊνών σόγιας στο γαλάκτωµα 0,5% (w/v). είγµατα µε ίδιους δείκτες για κάθε στήλη δεν διαφέρουν σηµαντικά (p<0.05).. 8 Πίνακας.1.Επίδραση της συγκέντρωσης της αλβουµίνης του ορού (BSA)ή του καζεϊνικού νατρίου στο µέγεθος σταγονιδίων d,2, γαλακτωµάτων Ε/Ν (φ=0,10)που παρασκευάστηκαν µε µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης θερµικά επεξεργασµένο για 1 εβδοµάδα. Συγκέντρωση πρωτεϊνών σόγιας 0,5% στο γαλάκτωµα. είγµατα µε ίδιους δείκτες για κάθε στήλη δεν διαφέρουν σηµαντικά (p<0.05)... 85 Πίνακας.1..Επίδραση της παρουσίας Τw een 0,µονοστεατίνης,αλβουµίνης του ορού ή καζεϊνικού νατρίου στο µέσο µέγεθος σταγονιδίων,d,,των γαλακτωµάτων Ε/Ν (φ=0,10) που παρασκευάστηκαν µε θερµικά επεξεργασµένο για 1 εβδοµάδα µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης µε αναλογία βάρους πρωτεϊνών σόγιας/γαλακτωµατοποιητή 1:1. Η συγκέντρωση των γαλακτωµάτων σε πρωτεΐνες σόγιας ήταν 0,5% (w/v). είγµατα µε ίδιους δείκτες για κάθε ph δεν διαφέρουν σηµαντικά (p<0.05)... 88 Πίνακας.15. Μέγεθος σταγονιδίων d,2 και d, όπως µετρήθηκε µετά την παρασκευή του µε έντονες συνθήκες ανάδευσης και χρήση διαλύµατος SD S,για έµβαµµα σαλάτας που παρασκευάστηκε µε µη θερµικά επεξεργασµένο ΠΥΣ,µετά από 0 και 100 ηµέρες αποθήκευσης... 96 Πίνακας.16.Σύσταση πρωτεϊνών (%)των µιγµάτων ΠΥΣ-NaCM C και του ΠΥΣ µετά από θέρµανση στους 60 C για χρονικό διάστηµα έως και 5 εβδοµάδες... 107 Πίνακας.17. ιαλυτότητα πρωτεϊνών (%)του ΠΥΣ και των µιγµάτων του µε NaCM C µετά από θέρµανση στους 60 C για χρονικό διάστηµα και 5 εβδοµάδων. Μέσοι όροι µε τον ίδιο εκθέτη για κάθε σειρά για κάθε τιµή ph δεν διαφέρουν σηµαντικά (p<0.05)... 110 Πίνακας.18.Ποσότητα πρωτεΐνης που προσροφήθηκε ανά µονάδα διεπιφάνειας, Γ s, σε γαλακτώµατα Ε/Ν (φ=0,10)που παρασκευάστηκαν µε ΠΥΣ ή µίγµατα ΠΥΣ- NaCM C.Μέσοι όροι µε τον ίδιο εκθέτη για κάθε τιµή ph,δεν διαφέρουν σηµαντικά (p<0.05).. 111 Πίνακας.19. Μέσο µέγεθος σταγονιδίων d,2 (µm), πρόσφατων γαλακτωµάτων Ε/Ν (φ=0,10) που παρασκευάστηκαν µε θερµικά επεξεργασµένο ΠΥΣ ή µίγµατα ΠΥΣ-NaCM C (περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη 0,5% w /v). ιαφορετικοί εκθέτες ανά ph,σε κάθε σειρά σηµαίνουν στατιστικώς σηµαντική διαφορά (p<0.05) 11 11

ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ Σελίδα ιάγραµµα 1.1.Οι πέντε περιοχές µεταβολής της διεπιφανειακής τάσης κατά την εκτόπιση πρωτεϊνών από ιοντικά τασενεργά..... 2 ιάγραµµα 1.2.C:To δυναµικό αλληλεπίδρασης u DLVO (h) δύο όµοιων σφαιρικών σωµατιδίων σύµφωνα µε τη θεωρία DLVO σε σχέση µε τη µεταξύ τους απόσταση. Α: Ελκτική αλληλεπίδραση λόγω δυνάµεων van der W aals u Α (h). Β: Απωστική αλληλεπίδραση λόγω ηλεκτροστατικών δυνάµεων u R (h).. 0 ιάγραµµα 1..Ολικό δυναµικό αλληλεπίδρασης σταγονιδίων γαλακτώµατος (C,E) σε σχέση µε τη µεταξύ τους απόσταση λαµβάνοντας υπόψη τις απωστικές πολυµερικές δυνάµεις (Α) και τις ελκτικές δυνάµεις van der W aals (B,D). Οι συµπαγείς καµπύλες αφορούν σταγονίδια µε µέγεθος 2µm,ενώ οι διακεκοµµένες σταγονίδια µε µέγεθος 10µm ιάγραµµα 1..Κατάταξη ρευστών ανάλογα µε τα ρεολογικά τους χαρακτηριστικά. 6 ιάγραµµα 1.5.Συντελεστής ελαστικότητας G,συντελεστής ρευστότητας G και δυναµικό ιξώδες η*,(α)διαλύµατος δεξτράνης (5% ),(β)διαλύµατος καραγεννάνης (5% )(γ)πηκτής άγαρ (2% )... 8 ιάγραµµα.1.τυπική κατανοµή µεγέθους σταγονιδίων του Mastersizer2000 56 ιάγραµµα.1.κατανοµές µεγέθους σταγονιδίων γαλακτώµατος (φ=0,10) µε ph 6,5,που παρασκευάστηκε µε θερµικά επεξεργασµένο για 1 εβδοµάδα.α)πυσ,β) µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης 1kD a,µε αναλογία βάρους 1:1,0 (---)και 50 ( )ηµέρες µετά την παρασκευή του....... 71 ιάγραµµα.2.κατανοµή µεγέθους σταγονιδίων για γαλακτώµατα Ε/Ν (φ=0,20) µε ph =6,5,α:µε ΠΥΣ µετά από θέρµανση για 0 ( ),10 λεπτά (--)και 0 λεπτά (. ),β:µε µη θερµικά επεξεργασµένο µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης µετά από θέρµανση για 0 ( ),0 sec (--)και 5 λεπτά (. ),γ:µε θερµικά επεξεργασµένο για 1 εβδοµάδα µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης µετά από θέρµανση για 0 ( )και 0 λεπτά (. ).. 7 ιάγραµµα..μεταβολή του λόγου α:(ν t /N 0 ) 0,5 για γαλακτώµατα µε ΠΥΣ,β: (Ν t /N 0 ) 1 για γαλακτώµατα µε µη θερµικά επεξεργασµένο µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης σε σχέση µε το χρόνο θέρµανσης,ε/ν (φ=0,20) 77 ιάγραµµα.. Επίδραση της παρουσίας Tween 0, µονοστεατίνης,αλβουµίνης του ορού (BSA) και καζεϊνικού νατρίου στην κατανοµή µεγέθους σταγονιδίων ελαίου σε γαλακτώµατα Ε/Ν (φ=0,10) µε ph 6,5 (α) και.8 (β) τα οποία παρασκευάστηκαν µε µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης θερµικά επεξεργασµένο για 1 εβδοµάδα, µε αναλογία βάρους πρωτεϊνών σόγιας/γαλακτωµατοποιητή 1:1. Η συγκέντρωση των γαλακτωµάτων σε πρωτεΐνες σόγιας ήταν 0,5% (w/v). Τα γαλακτώµατα µετρήθηκαν µε ήπια ανάδευση... 87 ιάγραµµα.5. Κατανοµές µεγέθους σταγονιδίων για εµβάµµατα σαλάτας που παρασκευάστηκαν µε µίγµα ΠΥΣ-δεξτράνης, το οποίο δεν θερµάνθηκε (α), ή θερµάνθηκε για 1 (β), (γ)εβδοµάδες.οι κατανοµές προέκυψαν µετά από ήπια (--- ),ή έντονη ανάδευση για 2 λεπτά,παρουσία 1% SD S ( ).... 91 ιάγραµµα.6.μηχανικά φάσµατα εµβαµµάτων σαλάτας που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης που δεν θερµάνθηκαν (α),ή θερµάνθηκαν για 1 (β)και (γ) εβδοµάδες. Τα φάσµατα ελήφθησαν µε σταθερό ποσοστό παραµόρφωσης 0,1% αµέσως µετά την παρασκευή των γαλακτωµάτων... 9 ιάγραµµα.7. Επίδραση της παρουσίας (κενά) και απουσίας (πλήρη σύµβολα) ξανθάνης 0,2%, στα µηχανικά φάσµατα εµβαµµάτων σαλάτας που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης,τα οποία δεν θερµάνθηκαν (α) ή θερµάνθηκαν για 1 εβδοµάδα (β).οι µετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν σε ποσοστό παραµόρφωσης 0,1%..... 95 12

ιάγραµµα.8. Πορεία αποκορύφωσης εµβαµµάτων σαλάτας που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης θερµικά επεξεργασµένα για 0 ( ),1 ( )ή (ο)εβδοµάδες. 97 ιάγραµµα.9.μηχανικά φάσµατα εµβαµµάτων µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης που θερµάνθηκαν για 0 (α) 1 (β) ή (γ) εβδοµάδες.τα ανοικτά σύµβολα αφορούν µετρήσεις αµέσως µετά την παρασκευή των γαλακτωµάτων ενώ τα πλήρη σύµβολα, µετά από 5 ηµέρες αποθήκευσης.οι µετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν µε ποσοστό παραµόρφωσης 0,1%. 98 ιάγραµµα.10.μηχανικά φάσµατα εµβαµµάτων σαλάτας που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης που θερµάνθηκαν για 0 (α),1 (β)ή (γ)εβδοµάδες.τα ανοικτά σύµβολα αφορούν µετρήσεις αµέσως µετά την παρασκευή των γαλακτωµάτων ενώ τα πλήρη σε γαλακτώµατα µετά από 0 ηµέρες αποθήκευσης 99 ιάγραµµα.11. Μεταβολή φαινοµενικού ιξώδους σε σχέση µε το ρυθµό διάτµησης κατά την αποθήκευση εµβαµµάτων που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης που θερµάνθηκαν για 0 (α),1 (β)ή (γ)εβδοµάδες.τα ανοικτά σύµβολα αφορούν µετρήσεις αµέσως µετά την παρασκευή των γαλακτωµάτων,ενώ τα πλήρη γαλακτώµατα µετά από 0 ηµέρες αποθήκευσης.. 101 ιάγραµµα.12. Επίδραση του χρόνου αποθήκευσης στην τιµή της εφαπτοµένη απώλειας (tan δ)για εµβάµµατα σαλάτας που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣδεξτράνης,θερµικά επεξεργασµένα για 0 ( ),1 (o)ή ( )εβδοµάδες.οι µετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν σε ποσοστό παραµόρφωσης 0,1 % και συχνότητα 1Hz... 102 ιάγραµµα.1.καµπύλες σάρωσης που παριστάνουν τη µεταβολή του µέτρου G σε διαφορετικά ποσοστά παραµόρφωσης που παραλήφθηκαν σε συχνότητα 1 H z, για κρέµες που ανακτήθηκαν µετά από 100 ηµέρες αποθήκευσης εµβαµµάτων σαλάτας τα οποία παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης, θερµικά επεξεργασµένα για 0 ( ),1 ( )ή (ο)εβδοµάδες... 10 ιάγραµµα.1.μηχανικά φάσµατα,για κρέµες που ανακτήθηκαν µετά από 100 ηµέρες αποθήκευσης εµβαµµάτων σαλάτας που παρασκευάστηκαν µε µίγµατα ΠΥΣ-δεξτράνης,θερµικά επεξεργασµένα για 0 ( ),1 ( ) ή (ο) εβδοµάδες.οι µετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν σε ποσοστό παραµόρφωσης 0,1 %. G : ανοικτά σύµβολα,g :πλήρη σύµβολα.. 10 ιάγραµµα.15. Μεταβολή της περιεκτικότητας σε ελεύθερες σουλφυδρυλικές οµάδες στα µίγµατα ΠΥΣ-NaCM C και ΠΥΣ µετά τη θέρµανση για χρονικό διάστηµα έως και 5 εβδοµάδων. 108 ιάγραµµα.16. Κατανοµή µεγέθους σταγονιδίων ελαίου γαλακτωµάτων Ε/Ν (φ=0,10) που παρασκευάστηκαν µε θερµικά επεξεργασµένο για 5 εβδοµάδες (α) µίγµα ΠΥΣ-NaCM C χαµηλού ιξώδους αναλογίας βάρους 1/, (β) ΠΥΣ, 0 ( ) και 50 (---)ηµέρες µετά την παρασκευή τους....... 11 1

1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1.Σύζευξη πρωτεϊνών µε πολυσακχαρίτες Πολλοί ερευνητές,σε µια προσπάθεια να δηµιουργήσουν νέα µη συµβατικά συστατικά τροφίµων µε βελτιωµένες λειτουργικές ιδιότητες, έχουν ασχοληθεί τα τελευταία χρόνια µε το σχηµατισµό προϊόντων σύζευξης πρωτεϊνών µε πολυσακχαρίτες (protein-polysaccharide conjugates)(m ishra etal.2001;shepherd et al.2000;nagasawa etal.1996;hattorietal.199;harding etal.199;dickinson & Galazka,1991;Kato etal.1990).οι πολυσακχαρίτες είναι υδρόφιλα µόρια τα οποία δεν προσροφώνται στη διεπιφάνεια ελαίου-νερού.χρησιµοποιούνται στα τρόφιµα κυρίως ως σταθεροποιητές επειδή έχουν την ικανότητα να αυξάνουν το ιξώδες της συνεχούς φάσης.η σύζευξη µορίων πολυσακχαρίτη στο µόριο µιας πρωτεΐνης έχει ως αποτέλεσµα το σχηµατισµό ενός υβριδικού µορίου. Τα προϊόντα σύζευξης πρωτεΐνης-πολυσακχαρίτη υποστηρίζεται ότι διαθέτουν άριστες λειτουργικές ιδιότητες και µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως πρόσθετα στα τρόφιµα για να προσδώσουν σε αυτά την επιθυµητή υφή και λειτουργικότητα (Song et al.,2002; Mishra et al.,2001; Shepherd et al.,2000; A okiet al.,1999).ένα φυσικό προϊόν σύζευξης οµοιοπολικού χαρακτήρα είναι το αραβικό κόµµι (A cacia Senegal). Η παρουσία πρωτεΐνης σε µικρό ποσοστό στο µόριο του κόµµεος είναι υπεύθυνη για την πολύ ικανοποιητική γαλακτωµατοποιητική δράση του,σε αντίθεση µε άλλους πολυσακχαρίτες (Randalletal.1988;Dickinson etal.1988). Ένας τρόπος για να πραγµατοποιηθεί η σύζευξη πρωτεΐνης-πολυσακχαρίτη είναι ο σχηµατισµός αµιδικού δεσµού µετά από αντίδραση µιας ελεύθερης αµινοµάδας της πρωτεΐνης µε µια εστερική οµάδα στο µόριο του πολυσακχαρίτη. Παράδειγµα αποτελεί η σύζευξη της πηκτίνης µε τις πρωτεΐνες του ορού γάλακτος (Harding etal.,199).ανάλογη σύζευξη έχει διαπιστωθεί ανάµεσα στη ζελατίνη και την πηκτίνη (Diftis,Pirzas & Kiosseoglou,200).Για την παρασκευή των προϊόντων σύζευξης,ένα συµπυκνωµένο διάλυµα των δυο βιοπολυµερών επωάζεται για χρονικό διάστηµα λίγων ωρών σε κατάλληλες συνθήκες (0-80 ο C)(Σχήµα 1.1.). Ανάλογη περίπτωση µε τη σύζευξη πρωτεϊνών του ορού γάλακτος-πηκτίνης είναι και η σύζευξη µεταξύ της ζελατίνης και του εστέρα της προπυλενογλυκόλης µε αλγινικό οξύ (PGA/propylene glycolalginate) (M ckay etal.,1985)(σχήµα 1.2.).Ο σχηµατισµός ενός αµιδικού δεσµού γίνεται σε ελαφρώς αλκαλικές συνθήκες.οι αµιδικοί δεσµοί σχηµατίζονται πιθανόν ανάµεσα στις εστερικές οµάδες του PGA και τις µη φορτισµένες αµινοµάδες της ζελατίνης, κατά πάσα πιθανότητα τις ε- αµινοµάδες της λυσίνης.(dickinson & McClem ents,1995). Σχήµα 1.1.Αντίδραση πηκτίνης µε την ε-αµινοµάδα των πρωτεϊνών ορού γάλακτος ή ζελατίνης. 1

ε-αµινοµάδα λυσίνης,ζελατίνης Αµιδικός δεσµός Σχήµα 1.2. Αντίδραση PG A και ζελατίνης και δηµιουργία προϊόντος σύζευξης οµοιοπολικού χαρακτήρα (Ledward,199). 1.1.1.Σύζευξη πρωτεϊνών µε πολυσακχαρίτες µέσω των αντιδράσεων Maillard Οι αντιδράσεις Μaillard αποτελούν ένα τρόπο σχηµατισµού προϊόντων σύζευξης οµοιοπολικού χαρακτήρα ανάµεσα στις πρωτεΐνες και τους πολυσακχαρίτες (M aillard-type protein-polysaccharide conjugate) (Kato, 1996). Οι αντιδράσεις Maillard αναφέρονται σε αντιδράσεις που λαµβάνουν χώρα κατά τη θέρµανση µιγµάτων αναγόντων σακχάρων µε αµινοξέα ή πρωτεΐνες και οδηγούν σε ένα µεγάλο αριθµό προϊόντων,καθώς και στο σχηµατισµό προϊόντων µε σκούρο κίτρινο ή καφέ χρώµα. Η ονοµασία τους οφείλεται στο Γάλλο χηµικό Louis-Camille M aillard, ο οποίος πρώτος το 1912 τις ανακάλυψε (Fayle & Gerrard,2002).Αυτό που συµβαίνει αρχικά είναι η πυρηνόφιλη προσβολή του καρβονυλίου του σακχάρου από την ελεύθερη αµινοµάδα του αµινοξέος κυρίως της λυσίνης και της αργινίνης,ή του Ν- τελικού αµινοξέος της πρωτεΐνης οπότε σχηµατίζεται µια βάση Schiff.Η βάση Schiff µε τη σειρά της υφίσταται δύο µεταθέσεις για να σχηµατιστεί µια σχετικά σταθερή αµινοκετόζη,η ένωση A m adori(σχήµα 1..).Όταν πρόκειται για απλά σάκχαρα,η αντίδραση συνεχίζεται µετά το σχηµατισµό του προϊόντος A m adoriκαι προκύπτει πλήθος νέων προϊόντων σε διάφορες αναλογίες,ανάλογα µε τις συνθήκες (δικετόζες, αµινοδιόζη,υδροξυµέθυλο-φουρφουράλη,2-υδροξυακετυλο-φουράνιο).ακολουθούν και άλλες αντιδράσεις όπως η αντίδραση Strecker, µετατροπή δηλαδή των δικαρβονυλικών ενώσεων, αφού αντιδράσουν µε αµινοξέα, σε αλδεϋδες και α- αµινοκετόνες. Άλλες αντιδράσεις που λαµβάνουν χώρα είναι αλδολικές συµπυκνώσεις,σχηµατισµός Ν-ετεροκυκλικών ενώσεων,ισοµεριώσεις,αφυδατώσεις και κυκλοποιήσεις. Οι αντιδράσεις, που συµβαίνουν στο τελικό στάδιο των αντιδράσεων Maillard, είναι αντιδράσεις πολυµερισµού Ν,Ο-ετεροκυκλικών ενώσεων, που οδηγούν στο σχηµατισµό ενώσεων υψηλού µοριακού βάρους, τις µελανοϊδίνες. Στην περίπτωση των µιγµάτων πρωτεϊνών µε πολυσακχαρίτες η σύζευξη πραγµατοποιείται µε το σχηµατισµό της ένωσης A m adori(σχήµα 1..Α),κάτω από συγκεκριµένες συνθήκες θέρµανσης και υγρασίας,ανάµεσα στις ε-αµινοµάδες της πρωτεΐνης και στα ελεύθερα καρβονύλια στο άκρο του πολυσακχαρίτη.η ανάλυση των πεπτιδίων στο προϊόν σύζευξης λυσοζύµης-δεξτράνης έδειξε ότι δύο µόρια πολυσακχαρίτη, µέσω του ελεύθερου καρβονυλίου τους, ενώνονται µε δύο ε- αµινοµάδες λυσίνης που απαντούν στις θέσεις 1 και 97 σε κάθε µόριο λυσοζύµης (Σχήµα 1..Β). Ο περιορισµένος αριθµός µορίων πολυσακχαρίτη που αντιδρούν µε 15

H O OH H NHCH 2 R H NCH 2 R H NHCH 2 R H OH H OH H OH OH HO H H 2 N-CH 2 -R Αµινοµάδα HO H -H 2 O HO H HO H H OH H OH H OH H OH H OH H OH H OH H OH CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH Τυπικό σάκχαρο d-γλυκόζη Βάση Sciff H H NHCH 2 R O HO H H H OH OH CH 2 OH Αµινοκετόζη Ένωση A m adori Σχήµα 1..Αρχικό στάδιο των αντιδράσεων Maillard και σχηµατισµός της ένωσης A m adori. Α Β Σχήµα 1.. Α:Αντίδραση Maillard ανάµεσα στο ελεύθερο καρβονύλιο του πολυσακχαρίτη µε την ε-αµινοµάδα της λυσίνης του µορίου της πρωτεΐνης. Β:Μοριακή απεικόνιση της σύζευξης µορίων πολυσακχαρίτη-λυσοζύµης (Kato etal. 1989). 16

κάθε µόριο πρωτεΐνης, οφείλεται στη στερεοχηµική παρεµπόδιση από τα ήδη συζευγµένα µόρια.αντίθετα σε ένα µόριο µε λιγότερο σφιχτή δοµή,όπως η καζεΐνη, είναι δυνατόν να συνδεθούν έως και τέσσερα µόρια πολυσακχαρίτη µε ένα µόριο πρωτεΐνης (Kato etal.,1992). Σηµαντικό µέρος της έρευνας εστιάζεται τα τελευταία χρόνια στην παρασκευή και τη µελέτη προϊόντων σύζευξης πρωτεΐνης-πολυσακχαρίτη µέσω των αντιδράσεων Maillard (Πίνακας 1.1.), οι οποίες πραγµατοποιούνται µε ήπια θέρµανση του µίγµατος των βιοπολυµερών, υπό ελεγχόµενες συνθήκες υγρασίας (dry state), (Shepherd etal.,2000;m atsudom ietal.,199;dickinson 199;Kato etal.,1991, 1989).Τα προϊόντα σύζευξης παρασκευάζονται µε θέρµανση ενός λυοφιλιωµένου και κονιοποιηµένου µίγµατος βιοπολυµερών µε αναλογία πρωτεΐνης-πολυσακχαρίτη που ποικίλει.η θέρµανση ως συνήθως πραγµατοποιείται στους 60 C και σε συνθήκες σχετικής υγρασίας 65-79%, που είναι η βέλτιστη σχετική υγρασία για την πραγµατοποίηση των αντιδράσεων Maillard (Fennem a, 1998). Οι αντιδράσεις πραγµατοποιούνται σε ξηραντήρα στον πυθµένα του οποίου έχει τοποθετηθεί κορεσµένο διάλυµα ιωδιούχου ή βρωµιούχου καλίου. Ο ρυθµός µε τον οποίο πραγµατοποιείται η σύζευξη εξαρτάται από τη δοµή και την ευελιξία του µορίου της πρωτεΐνης.ένα πρωτεϊνικό µόριο µε χαλαρή δοµή αντιδρά ταχύτερα,κυρίως λόγω της διαθεσιµότητας των αµινοµάδων της λυσίνης.έτσι για παράδειγµα τα προϊόντα σύζευξης της καζεΐνης σχηµατίζονται σε µια µέρα,ενώ απαιτούνται µια έως δύο εβδοµάδες για το σχηµατισµό προϊόντων σύζευξης µε τη λυσοζύµη,επειδή η σφιχτή δοµή της τελευταίας επιβραδύνει την αντίδραση της µε τους πολυσακχαρίτες. Ανάµεσα σε πολλές χηµικές και ενζυµικές τροποποιήσεις πρωτεϊνών για τη βελτίωση των λειτουργικών τους ιδιοτήτων,η αντίδραση Maillard παρουσιάζει τα περισσότερα πλεονεκτήµατα.είναι ασφαλέστερη επειδή λόγω των ήπιων συνθηκών που εφαρµόζονται δεν προκύπτουν τοξικά προϊόντα.από τα κύρια πλεονεκτήµατα της σύζευξης µέσω των αντιδράσεων M aillard είναι η ενσωµάτωση της αλυσίδας του πολυσακχαρίτη στα µόρια των πρωτεϊνών. Η βελτιωµένη λειτουργικότητα των προϊόντων σύζευξης,καθώς αυτά προσροφώνται στην επιφάνεια των σταγονιδίων ελαίου ενός γαλακτώµατος, αποδίδεται σύµφωνα µε τους Dickinson & G alazka, (1991),στις αλυσίδες του πολυσακχαρίτη οι οποίες εκτείνονται προς την υδατική φάση και παρεµποδίζουν την προσέγγιση των σταγονιδίων ελαίου είτε λόγω πολυµερικών είτε λόγω ηλεκτροστατικών απωστικών δυνάµεων (Shu etal.,1996). Οι περισσότερες πρωτεΐνες είναι διαλυτές µόνο σε µια περιοχή τιµών ph και πρακτικά αδιάλυτες κοντά στο ισοηλεκτρικό τους σηµείο. Η σύζευξη µε πολυσακχαρίτες βελτιώνει τη διαλυτότητα και καθίσταται δυνατή η διαλυτοποίηση ακόµη και αδιάλυτων πρωτεϊνών όπως των πρωτεϊνών των δηµητριακών (Kato etal., 1991).Με αυτό τον τρόπο οι πρωτεΐνες διατηρούν τη λειτουργικότητά τους και σε τιµές ph κοντά στο ισοηλεκτρικό τους σηµείο και αναµένεται να εµφανίζουν υψηλή απόδοση σε όξινα προϊόντα,όπως τα εµβάµµατα σαλάτας. Τα προϊόντα σύζευξης πρωτεΐνης-πολυσακχαρίτη εµφανίζουν κατά περίπτωση και αντιµικροβιακή δράση. Η λυσοζύµη, µια από τις πρωτεΐνες του άσπρου του αυγού, παρουσιάζει αντιµικροβιακή δράση κυρίως έναντι των Gram -θετικών βακτηρίων. Μετά από σύζευξη της µε πολυσακχαρίτες, όπως η δεξτράνη, η γαλακτοµαννάνη, ή η χιτοζάνη, µέσω των αντιδράσεων Maillard, ενισχύεται η αντιµικροβιακή της δράση και τα προϊόντα σύζευξης µπορούν να δράσουν αποτελεσµατικά εναντίον και των Gram -αρνητικών βακτηρίων ( Nakamura et al., 1991,1992a;Song etal.,2002).παρόµοια αντιµικροβιακή δράση παρουσιάζουν και τα προϊόντα σύζευξης πρωταµίνης-γαλακτοµαννάνης (Matsudom i et al.,199) και πολυλυσίνης-δεξτράνης (Shepherd etal.,2000). 17

Πίνακας 1.1.Προϊόντα σύζευξης πρωτεΐνης-πολυσακχαρίτη µέσω των αντιδράσεων M aillard και οι κυριότερες ιδιότητές τους. Πρωτεΐνη Πολυσακχαρίτης Γαλακτωµατοποιητική ικανότητα Λυσοζύµη Χιτοζάνη Βελτιώθηκε µε τη σύζευξη ειδικά σε όξινο περιβάλλον Πρωτεΐνη ορού γάλακτος Καζεΐνη Πηκτίνη Μαλτοδεξτρίνη 1,8kD a Βελτιώθηκε µε τη σύζευξη ειδικά σε όξινο περιβάλλον (ph =,6) Θερµική σταθερότητα Αναλογία πολυσακχαρίτη /πρωτεΐνης Άλλες Ιδιότητες - /1(mol) Αντιβακηριδιακές ιδιότητες εναντίον Gram -αρνητικών βακτηρίων - 1/1 (mol) Αυξηµένη αφριστική και πηκτωµατοποιητική ικανότητα Αυξηµένη - 2/1 έως 1/(mol) Αυξηµένη διαλυτότητα σε όξινο ph Οωαλβουµίνη Γλυκουρονικό οξύ Αυξηµένη Αυξηµένη,εµφάνιση µαύρου χρώµατος κατά τη θέρµανση πέρα από µια µέρα. ε-πολυλυσίνη,7kd a β-καζεΐνη, οωαλβουµίνη Λυσοζύµη Πρωταµίνη Λυσοζύµη, α-λακταλβουµίνη Ασπράδι του αυγού (οωαλβουµίνη, οωοτρανσφερίνη, λυσοζύµη) εξτράνη 60-90kD a CM C, Γλουταµινική Γλουκάνη Γαλακτοµαννάνη ή Ξυλογλουκάνη (ολιγοσακχαρίτης 1,kD a) Γαλακτοµαννάνη (υδρολυµένο κόµµι guar) 20-0kD a Γαλακτοµαννάνη (υδρολυµένο κόµµι guar) 15kD a Γαλακτοµαννάνη 15-20kD a Οωαλβουµίνη εξτράνη 60-90kD a Γαλακτοµαννάνη 15kD a a s-καζεΐνη εξτράνη 60-90kD a Γαλακτοµαννάνη 15kD a β-λακτογλοβουλίνη εξτράνη 85kD a, Θειική δεξτράνη 500kD a,pg A. Άριστη και ανεξάρτητη της τιµής ph,και της ιονικής ισχύος Ιξωδοελαστική συµπεριφορά: Τα προϊόντα σύζευξης της γλουκάνης είχαν συµπεριφορά ασθενών πηκτών. Αύξηση µε το µήκος του πολυσακχαρίτη Συνθήκες παρασκευής του προϊόντος σύζευξης 60 C,79% υγρασία, 10-15 ηµέρες 60 C,5-0% υγρασία,10-15 ηµέρες 60 C,79% υγρασία, 2-5 ηµέρες 50/50 w/w - 50 C,65% υγρασία, 1 ηµέρα - 9/1 w/w Αντιµικροβιακή δράση 80-100 C, ώρες Χρονιά-επιστήµονες 2002,Song 2001,Mishra 2000,Shepherd 1999,A oki 2000,Ho - 5/1 (mol) - 60 C,-72 ηµέρες 1997,Stefancich Αυξηµένη για,5-2kd a (ανεξάρτητη της µάζας) 2/1 w/w /1,8/1 (m ol) Άριστη - /1 w/w Μείωση της αντιµικροβιακής δράσης λόγω της σύζευξης. Η λυσοζύµη παρουσιάζει καλύτερη λόγω του θετικού της φορτίου pi=11 Άριστη και ανεξάρτητη της τιµής ph,και της ιονικής ισχύος Ανεξάρτητη της τιµής ph,και της ιονικής ισχύος 1,5 φορές καλύτερη της καζεΐνης Αυξηµένη µόνο για τα προϊόντα σύζευξης µε δεξτράνη και PG A. - 2/1 w/w /1 w/w Με τη θέρµανση (100 C, min) αυξήθηκε η γαλακτωµατοποιητική ικανότητα. Ανεξάρτητη του ph, και της ιονικής ισχύος 10 φορές µεγαλύτερη της καζεΐνης Σταθερό γαλάκτωµα µόνο της δεξτράνης και PG A (αντίδραση Maillard)µετά από βδοµάδες. 2/1 w/w εν είναι τοξικό για τα κύτταρα και παρουσιάζει αντιµικροβιακή δράση (λυσοζύµη, αβιδίνη) 5/1 w/w 1/1 w/w - 60 C,79% υγρασία, 2 εβδοµάδες.(ξυλ. 1 µέρα) 60 C,79% υγρασία, -10 ηµέρες - 60 C,79% υγρασία, 2 εβδοµάδες Αυξηµένη αντιοξειδωτική ικανότητα 60 C,79% υγρασία, 2 εβδοµάδες. 60 C,65% υγρασία, εβδοµάδες /1 w/w - 60 C,79% υγρασία, 1 ηµέρα. 1/1(w), /1 (mol) - 60 C,5-0% υγρασία, εβδοµάδες 1996,Shu 199,M atsudom i 199,Nakamura 199,Kato 1992b,Nakamura; 1989 Kato 1992,Kato 1991,Dickinson Γλουτένη υδρολυµένη από προνάση εξτράνη 60-90kD a Αυξηµένη - 5/1 w/w Αυξηµένη διαλυτότητα 60 C,79% υγρασία, εβδοµάδες 1991,Kato Πρωτεΐνες σόγιας 217,5kD a εξτράνη 75kD a Ανώτερη από την απλή πρωτεΐνη και παρόµοια µε αυτή γαλακτοµατοποιητών του εµπορίου. - 1/1 w/w /1 (mol) υψηλή διαλυτότητα 60 C,65% υγρασία, ακόµη και σε όξινο εβδοµάδες περιβάλλον (ph =) 1990,Kobayashi 18

1.2.Λειτουργικές ιδιότητες των πρωτεϊνών Οι πρωτεΐνες είναι απαραίτητα συστατικά για κάθε ζωντανό οργανισµό που χρησιµεύουν στο σχηµατισµό και την αναγέννηση των ιστών, ή δρουν ως βιοκαταλύτες (ένζυµα,ορµόνες).εκτός από τη πολύ µεγάλη τους διατροφική αξία χρησιµοποιούνται στα τρόφιµα γιατί προσδίδουν σε αυτά επιθυµητές φυσικοχηµικές ιδιότητες (Boskou, 1997).Ο όρος λειτουργικότητα (functionality) αναφέρεται στο σύνολο των φυσικοχηµικών ιδιοτήτων που µπορεί να παρουσιάζει ένα σύστηµα, εξαιτίας της παρουσίας των πρωτεϊνών.σε αυτές ανήκουν η διαλυτότητα,το ιξώδες, η ικανότητα συγκράτησης νερού και σχηµατισµού πηκτών και η ικανότητα των πρωτεϊνικών µορίων να προσροφώνται σε διεπιφάνειες, σχηµατίζοντας ένα ιξωδοελαστικό υµένιο,γεγονός που οδηγεί στη δηµιουργία σταθερών γαλακτωµάτων και αφρών.στη λειτουργικότητα των πρωτεϊνών οφείλεται η χαρακτηριστική υφή και οι ρεολογικές ιδιότητες που παρουσιάζει ένας µεγάλος αριθµός προϊόντων όπως οι µαγιονέζες,τα εµβάµµατα σαλάτας (salad dressings),οι κρέµες κ.α. Οι παράγοντες που µπορεί να επηρεάζουν τη λειτουργικότητα των πρωτεϊνών είναι η δοµή τους,η σύσταση σε αµινοξέα,η µέθοδος µε την οποία έγινε η παραλαβή τους και ο βαθµός καθαρότητάς τους. Σηµαντικό ρόλο για την ανάδειξη των λειτουργικών ιδιοτήτων των πρωτεϊνών παίζουν επίσης η τιµή ph,ιονικής ισχύος και θερµοκρασίας του συστήµατος (Kinsella,1982). 1.2.1.Γαλακτωµατοποιητικές ιδιότητες Πολλά προϊόντα της βιοµηχανίας τροφίµων, όπως για παράδειγµα τα εµβάµµατα σαλάτας,το γάλα και η κρέµα γάλακτος,οφείλουν τη µοναδική τους εµφάνιση και τα χαρακτηριστικά της υφής τους στην ενσωµάτωση ελαίου στο σύστηµα,µε τη µορφή µικρών σταγονιδίων,µε τη βοήθεια των γαλακτωµατοποιητών (Dickinson & Stainsby,1982).Γαλακτωµατοποιητές είναι οι ύλες που συµβάλλουν στο σχηµατισµό και τη σταθεροποίηση των γαλακτωµάτων. Τα µόρια των γαλακτωµατοποιητών διευθετούνται στη διεπιφάνεια ελαίου-νερού κατά το σχηµατισµό του γαλακτώµατος και σχηµατίζουν ένα υµένιο που παρεµποδίζει τα φαινόµενα συσσωµάτωσης και συγχώνευσης (Kinsella,1982;Damodaran,1989).Οι πρωτεΐνες κατέχουν εξέχουσα θέση ανάµεσα στα διάφορα είδη των γαλακτωµατοποιητών και χρησιµοποιούνται συχνά στην τεχνολογία των τροφίµων, διότι οι ιδιότητές τους είναι κατά κανόνα καλύτερες από αυτές των υπόλοιπων τασενεργών ουσιών. Στις µέρες µας επικρατεί η τάση να χρησιµοποιούνται ως πρόσθετα των τροφίµων φυσικά προϊόντα,τα οποία ο καταναλωτής προτιµά,επειδή τα θεωρεί περισσότερο ασφαλή. Οι πρωτεΐνες των οσπρίων (legum e proteins), απαντούν σε µεγάλη αφθονία στη φύση, αποµονώνονται σχετικά εύκολα και η αξιοποίησή τους ως γαλακτωµατοποιητές αποτελεί µια νέα,οικονοµικά συµφέρουσα λύση στην τεχνολογία τροφίµων. Ένας από τους κυριότερους παράγοντες που επηρεάζουν τη λειτουργικότητα των πρωτεϊνών είναι η διαλυτότητά τους.είναι αυτονόητο ότι αν µια πρωτεΐνη είναι ελάχιστα διαλυτή δεν µπορεί να παρουσιάζει ικανοποιητική λειτουργικότητα. Απαραίτητη προϋπόθεση για υψηλή διαλυτότητα αποτελεί η τιµή ph του συστήµατος,που δεν πρέπει να ταυτίζεται µε το ισοηλεκτρικό σηµείο της πρωτεΐνης, και οι συνθήκες παραλαβής της που πρέπει να είναι ήπιες για να αποφευχθεί η εκτεταµένη µετουσίωση (D am odaran 1996).Κατά τη δηµιουργία ενός γαλακτώµατος, οι πρωτεΐνες προσροφώνται στην επιφάνεια των σταγονιδίων του ελαίου πρωτίστως µε τα υδρόφοβα τµήµατά τους.μικρής έκτασης µετουσίωση,η οποία επιτυγχάνεται µε ήπια θέρµανση, µε αλλαγή της τιµής pη, ή µε αναγωγή των δισουλφιδικών δεσµών, καθιστά τα πρωτεϊνικά µόρια πιο ευέλικτα, αποκαλύπτει περισσότερα 19

υδρόφοβα τµήµατά τους και βελτιώνει την γαλακτωµατοποιητική τους ικανότητα.το ίδιο θετικό αποτέλεσµα επιτυγχάνεται και µε ενζυµική υδρόλυση κατά την οποία µειώνεται το µέγεθος του πρωτεϊνικού µορίου και βελτιώνεται, εποµένως, η διαλυτότητα (Babiker,2000;Kinsella,1979). 1.2.1.1.Επιφανειακή δράση Όπως προαναφέρθηκε, οι πρωτεΐνες διαθέτουν µεγάλη ικανότητα να προσροφώνται σε διεπιφάνειες ελαίου-νερού ή αέρα-νερού. Καθώς τα πρωτεϊνικά µόρια προσροφώνται,ξεδιπλώνονται και αναδιατάσσονται σε κατάσταση ελάχιστης ελεύθερης ενέργειας µε αποτέλεσµα την ελάττωση της διεπιφανειακής τάσης και τη δηµιουργία ενός ιξωδοελαστικού υµενίου. Ως επιφανειακή τάση ορίζεται η ενέργεια που απαιτείται για την αύξηση του εµβαδού της επιφάνειας ενός υγρού κατά µια µονάδα και δίνεται από την εξίσωση: γ = ( G/ A) p,t,n όπου G η ελεύθερη ενέργεια Gibbs του συστήµατος,a το εµβαδόν της επιφάνειας,p η πίεση,τ η θερµοκρασία και n ο συνολικός αριθµός των µορίων της πρωτεΐνης στο σύστηµα. Όσο µικρότερη είναι η διεπιφανειακή τάση τόσο µικρότερη ενέργεια απαιτείται για την αύξηση της επιφάνειας, δηλαδή τον σχηµατισµό ενός γαλακτώµατος.σύµφωνα µε την εξίσωση προσρόφησης του Gibbs,από τη µεταβολή της επιφανειακής τάσης προκύπτει η επιφανειακή συγκέντρωση,γ s,των τασενεργών συστατικών που προσροφώνται στη επιφάνεια των σταγονιδίων ελαίου: Γ s = -dγ/dµ όπου µ το χηµικό δυναµικό του συστατικού που προσροφάται στη διεπιφάνεια (Dickinson,1992).Οι τυπικές τιµές συγκέντρωσης στην επιφάνεια των σταγονιδίων ενός γαλακτώµατος είναι 1-10 mg/m 2. Η σταθεροποίηση ενός γαλακτώµατος επιτυγχάνεται µε τη δηµιουργία µιας στοιβάδας προσροφηµένων µορίων πρωτεΐνης στη διεπιφάνεια ελαίου-νερού (φιλµ ή υµένιο). Ένα τυπικό υµένιο σε ένα γαλάκτωµα, δεν περιέχει συνήθως µια µόνο συγκεκριµένη πρωτεΐνη,αλλά ένα µίγµα πρωτεϊνικών µορίων.επίσης είναι δυνατόν να περιέχει χαµηλού µοριακού βάρους τασενεργά,όπως πολικά λιπίδια,τα οποία προέρχονται από το έλαιο και πιθανόν άλλους γαλακτωµατοποιητές.ένα γαλάκτωµα είναι δυνατόν να περιέχει και πολυσακχαρίτες,που λειτουργούν ως σταθεροποιητές, οι οποίοι όταν περιέχουν στο µόριό τους πρωτεϊνικά µόρια,όπως το αραβικό κόµµι, µπορούν να προσροφηθούν στη διεπιφάνεια. Ακόµα όµως και όταν οι πολυσακχαρίτες δεν προσροφώνται στη διεπιφάνεια είναι δυνατό να βρίσκονται γύρω από τα σταγονίδια του ελαίου ως δεύτερη στοιβάδα προσρόφησης, δεσµευµένοι ηλεκτροστατικά ή οµοιοπολικά στις προσροφηµένες πρωτεΐνες. Σε µια ακάλυπτη επιφάνεια ελαίου οι πρωτεΐνες προσροφώνται αµέσως µε τα υδρόφοβα τµήµατά τους,µε σκοπό την ελαχιστοποίηση της επαφής των τµηµάτων αυτών µε τα πολικά µόρια του νερού (D am odaran,1989).το φαινόµενο συνοδεύεται από µεγάλη αύξηση της εντροπίας S προσ.,ενώ η µεταβολή της ενθαλπίας H προσ. είναι µικρότερης σηµασίας.η αύξηση της εντροπίας δικαιολογείται αφενός από την εκδίωξη των διευθετηµένων πολικών µορίων του διαλύτη από την υδρόφοβη διεπιφάνεια και αφετέρου,από το ξεδίπλωµα του µορίου της πρωτεΐνης κατά την προσρόφηση, προκειµένου να εµφανιστούν περισσότερα υδρόφοβα τµήµατα που απαντούν στο εσωτερικό της (Dickinson & M atsam ura, 1991). Το φαινόµενο συµβαίνει αυθόρµητα σύµφωνα µε την εξίσωση της ελεύθερης ενέργεια προσρόφησης Gibbs ( G προσ. = H προσ. -Τ S προσ ), αφού ο παράγοντας Τ S υπερισχύει του παράγοντα Η.Στη σταθεροποίηση της δοµής των πρωτεϊνών που είναι προσροφηµένες στη διεπιφάνεια και στη δηµιουργία ενός ιξωδοελαστικού 20