Μάκρο και μίνι/νάνο-γαλακτώματα με τη χρήση διαφόρων γαλακτωματοποιητών και σταθεροποιητών και παραγωγή νέων γεύσεων από εκχυλίσματα φυτών και καρπών

Abstract

This thesis examines the feasibility of preparing olive oil nanoemulsions by using emulsifiers of animal (whey proteins) or vegetable (pea protein) origin. The properties of emulsions in the presence of new biofunctional stabilizers (fenugreek gum) were also studied in order to replace common commercial gums (xanthan, guar, or carob). The most stable salad dresing model emulsions were selected in order to incorporate biofunctional ingredients such as saffron and pomegranate juice and evaluate their influence on the organoleptic characteristics and antioxidant properties, as well as the impact of long storage on the finished products.Although it was possible to obtain submicron emulsions under neutral pH values using whey protein, this was not possible in the case of the acidic emulsions, which may be attributed to the inferior emulsifying properties of proteins. This is reinforced by the fact that no overprocessing conditions were observed in xanthan emulsions for various ultrasonic intensity and time treatments, as the increase of both parameters led to continuous decrease in the average diameter of the oil droplets. The fenugreek gum with the highest content of galactomannan showed similar stability values with other galactomannans and can therefore be successfully used to replace common stabilizers of this type.Reducing the content of whey protein resulted in the production of stable emulsions which were compared with those containing pea protein, while a recirculating cooling water method was used allowing long-term treatment of the preemulsion. Despite high processing duration, it was not feasible to produce nanoemulsions and this may be due to the limited amount of protein and the high viscosity of the emulsions in the presence of a stabilizer. Nanoemulsions with diameter of about 200 nm were obtained by the same processing device in the absence of stabilizers and the presence of high amount of protein, which were characterized by higher stability compared to their macro-emulsions counterparts, attributed to oil droplet size reduction and enhanced viscoelastic properties.Both storage and emulsification treatment had no significant effect on the flavor profile emulsion models containing optimal concentrations of saffron and pomegranate juice, while the contribution of these ingredients with regards to secondary oxidation products could not be considered beneficial.Finally, the addition of saffron improved the taste of finished products compared to control and pomegranate juice samples. However, one major drawback during storage is color degradation due to the degradation of its main colorants, crocins.

Η παρούσα διατριβή εξετάζει τη δυνατότητα παρασκευής νανογαλακτωμάτων με βάση το ελαιόλαδο χρησιμοποιώντας ως γαλακτωματοποιητές πρωτεΐνες ζωικής (πρωτεΐνες ορού γάλακτος) ή φυτικής προέλευσης (πρωτεΐνη αρακά). Επίσης μελετήθηκαν οι ιδιότητες των γαλακτωμάτων που προέκυψαν παρουσία νέων βιολειτουργικών σταθεροποιητών (κόμμι τριγωνέλλας) προς αντικατάσταση κοινών εμπορικών κόμμεων (ξανθάνη, γκουάρ, χαρουπιού). Στα πλέον σταθερότερα δείγματα της κατηγορίας των επικαλύψεων σαλατών που προέκυψαν ενσωματώθηκαν βιολειτουργικά συστατικά όπως ο Κρόκος Κοζάνης και ο χυμός από ρόδι και μελετήθηκε η επίδρασή τους στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά, την οξείδωση όπως επίσης και η επιπτώση της μακράς αποθήκευσης στα τελικά προϊόντα. Παρότι κατέστη δυνατή η παρασκευή γαλακτωμάτων μεγέθους υπομικρού σε τιμές pH 7 με τη χρήση πρωτεϊνών ορού γάλακτος, αυτό δεν ήταν εφικτό στην περίπτωση των όξινων γαλακτωμάτων, γεγονός που μπορεί να αποδοθεί στις υποδεέστερες γαλακτωματοποιητικές ιδιότητες των πρωτεϊνών. Το γεγονός αυτό ενισχύεται και από το γεγονός ότι δεν παρατηρήθηκαν συνθήκες υπερεπεξεργασίας των γαλακτωμάτων ξανθάνης για διάφορες τιμές έντασης και χρόνου επεξεργασίας με υπερήχους, καθώς η αύξηση και των δύο παραμέτρων οδήγησε σε συνεχή μείωση της μέσης διαμέτρου των λιποσφαιρίων. Το κόμμι τριγωνέλλας με την υψηλότερη περιεκτικότητα σε γαλακτομαννάνη παρουσίασε παρόμοιες τιμές σταθερότητας με τις υπόλοιπες γαλακτομαννάνες και μπορεί επομένως να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για την αντικατάστασή κοινών σταθεροποιητών αυτού του τύπου. Η μείωση της περιεχόμενης πρωτεΐνης ορού γάλακτος είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή σταθερών γαλακτωμάτων τα οποία συγκρίθηκαν με αυτά που περιείχαν πρωτεΐνη αρακά, ενώ παράλληλα χρησιμοποιήθηκε μέθοδος ανακυκλοφορίας νερού ψύξης για την επί μακρόν επεξεργασία των προγαλακτωμάτων. Ωστόσο, παρά τους υψηλούς χρόνους επεξεργασίας με υπερήχους η παραγωγή νανογαλακτωματων δεν κατέστη εφικτή γεγονός που μπορεί να οφείλεται στην περιορισμένη ποσότητα πρωτεΐνης και το υψηλό ιξώδες των γαλακτωμάτων παρουσία σταθεροποιητή. Νανογαλακτώματα διαμέτρου έως 200 nm περίπου παρελήφθησαν με την ίδια διάταξη επεξεργασίας απουσία σταθεροποιητών και παρουσία υψηλής ποσότητας πρωτεΐνης, τα οποία χαρακτηρίζονταν από υψηλότερη σταθερότητα σε σύγκριση με τα ομόλογα μάκρο-γαλακτώματα εξαιτίας της μείωσης του μεγέθους των λιποσφαιρίων και της ενίσχυσης των ιξωδοελαστικών τους ιδιοτήτων. Η αποθήκευση και το είδος επεξεργασίας δεν είχε σημαντική επίδραση στο αρωματικό προφίλ των μοντέλων γαλακτωμάτων που περιείχαν τις βέλτιστες συγκεντρώσεις Κρόκου Κοζάνης και χυμού από ρόδι, ενώ δε βρέθηκε ευεργετική επίδραση αυτών των συστατικών όσων αφορά τα προϊόντα δευτερογενούς οξείδωσης στις μελετούμενες συγκεnτρώσεις.Τέλος, η προσθήκη του Κρόκου Κοζάνης βελτίωσε γευστικά τα παραγόμενα τελικά προϊόντα σε σχέση με τα δείγματα αναφοράς και με χυμό από ρόδι. Ωστόσο, η αποθήκευση είχε ως αποτέλεσμα την υποβάθμιση του χρώματός τους λόγω της αποδόμησης των κροκινών.