Αξιοποίηση παραπροϊόντων βιομηχανίας ροδιού
Authors: Καδερίδης Κυριάκος 
Published: September 2021

Το ρόδι είναι μία από τις σημαντικότερες πηγές φαινολικών ενώσεων, που συγκεντρώνονται κυρίως στον φλοιό του. Κατά τη διαδικασία χυμοποίησης του ροδιού, παράγονται υψηλές ποσότητες παραπροϊόντων, μεγάλο μέρος των οποίων εναποτίθενται στο περιβάλλον ως απόβλητα. Ωστόσο, τα παραπροϊόντα αυτά περιέχουν σημαντικές ποσότητες βιοδραστικών συστατικών, όπως φαινολικές ενώσεις, οι οποίες θα μπορούσαν να ανακτηθούν και να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας, επιτυγχάνοντας παράλληλα την απορρύπανση των αποβλήτων. Ταυτόχρονα, τα τελευταία χρόνια παρουσιάζεται μία διαρκώς αυξανόμενη ζήτηση των καταναλωτών για τρόφιμα που περιέχουν βιοενεργά συστατικά, τα οποία προέρχονται από φυσικές πρώτες ύλες. Αντικείμενο της παρούσας διατριβής ήταν η ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου για την αξιοποίηση του φλοιού ροδιού στη βιομηχανία τροφίμων, βασισμένης σε τεχνικές εκχύλισης και ενθυλάκωσης των φαινολικών του ενώσεων. Για τον σκοπό αυτόν, έγινε συγκριτική εφαρμογή καινοτόμων τεχνικών εκχύλισης (υπέρηχοι, μικροκύματα), με στόχο τη βελτιστοποίηση της απόδοσης εκχύλισης και των ιδιοτήτων του παραγόμενου εκχυλίσματος. Παράλληλα, αναπτύχθηκε κατάλληλη μέθοδος ενθυλάκωσης του φαινολικού εκχυλίσματος χρησιμοποιώντας ένα καινοτόμο μέσο ενθυλάκωσης, τα απόβλητα χυμοποίησης πορτοκαλιού, μετά από ανάπτυξη και βελτιστοποίηση κατάλληλης επεξεργασίας. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε μελέτη της σταθερότητας του ενθυλακωμένου και μη εκχυλίσματος στις βέλτιστες συνθήκες εκχύλισης και ενθυλάκωσης και ενσωμάτωσή τους σε διάφορα συστήματα τροφίμων, με σκοπό τη βελτίωση των λειτουργικών τους ιδιοτήτων, αλλά και της διατηρησιμότητάς τους. Το πρώτο μέρος της έρευνας επικεντρώθηκε στην παραλαβή φαινολικού εκχυλίσματος από φλοιούς ροδιού. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε μελέτη της ξήρανσης του φλοιού και ανάπτυξη κινητικών μοντέλων ξήρανσης. Στη συνέχεια, έγινε συγκριτική μελέτη της εκχύλισης ολικών φαινολικών με τις μεθόδους των υπερήχων και μικροκυμάτων. Παρόλο που η απόδοση σε ολικά φαινολικά ήταν μεγαλύτερη με τη μέθοδο των μικροκυμάτων (199,40 έναντι 119,82 mg GAE/g ξηρού φλοιού για την εκχύλιση με υπερήχους), θεωρήθηκε βέλτιστο το εκχύλισμα που ελήφθη με τη μέθοδο των υπερήχων, καθώς παρουσίαζε περίπου την ίδια αντιοξειδωτική δράση (94,77 έναντι 94,91% με τη μέθοδο των μικροκυμάτων), αλλά για την παραγωγή του απαιτούνταν πολύ χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας (9,88 έναντι 48,00 kJ/g) και μικρότερη, σχεδόν μισή, ποσότητα διαλύτη χαμηλότερου κόστους (νερό με αναλογία διαλύτη/στερεών 32,2/1 mL/g έναντι 50% v/v υδατική αιθανόλη με αναλογία 60/1 mL/g). Ο χαρακτηρισμός των εκχυλισμάτων, μετά από την ανάπτυξη κατάλληλου πρωτοκόλλου υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (HPLC), έδειξε ότι η κυρίαρχη πολυφαινόλη ήταν η πουνικαλαγίνη, σε επίπεδα 138,80 και 143,64 mg/g ξηρού φλοιού, για τη μέθοδο υπερήχων και μικροκυμάτων, αντίστοιχα. Στο δεύτερο μέρος της έρευνας, το φαινολικό εκχύλισμα, που προέκυψε στις βέλτιστες συνθήκες εκχύλισης, ενθυλακώθηκε με ξήρανση ψεκασμού, με στόχο την αύξηση της σταθερότητάς του κατά την αποθήκευση. Εξετάστηκε η δυνατότητα αξιοποίησης των απόβλητων χυμοποίησης πορτοκαλιού ως μέσου ενθυλάκωσης. Έτσι, αναπτύχθηκε κατάλληλη διαδικασία παραλαβής υλικού τοιχώματος από παραπροϊόντα πορτοκαλιού, η οποία περιελάμβανε στάδια όπως πλύσιμο, βρασμό, ξήρανση και άλεση. Το παραχθέν προϊόν εξετάσθηκε ως προς την υγρασία, την ικανότητα συγκράτησης νερού, τις ισόθερμες ρόφησης, ενώ παράλληλα μετρήθηκε η θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσής του σε διάφορα επίπεδα υγρασίας. Στη συνέχεια, βελτιστοποιήθηκε η διαδικασία ενθυλάκωσης με ξήρανση ψεκασμού ως προς την αποτελεσματικότητα ενθυλάκωσης (99,77%) και την απόδοση της διεργασίας (12,99%), ενώ παράλληλα το προϊόν χαρακτηρίσθηκε ως προς την υγρασία, τη φαινόμενη πυκνότητα, τις ισόθερμες ρόφησης, τη θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης, τη μορφολογία και τον ρυθμό ελεγχόμενης αποδέσμευσης φαινολικών συστατικών. Στο τρίτο μέρος της έρευνας, πραγματοποιήθηκε μελέτη της σταθερότητας του υγρού και ενθυλακωμένου εκχυλίσματος, κατά την αποθήκευσή τους σε επιταχυνόμενες συνθήκες (60 oC) για 40 ημέρες, με μέτρηση του φαινολικού περιεχομένου, της αντιοξειδωτικής δράσης και του χρώματος. Όπως παρατηρήθηκε, η σταθερότητα του ενθυλακωμένου εκχυλίσματος βελτιώθηκε σημαντικά σε σύγκριση με του υγρού, γεγονός που αποδεικνύει την προστατευτική δράση του υλικού τοιχώματος στην υποβάθμιση των βιοδραστικών ενώσεων. Επιπλέον, υγρό και ενθυλακωμένο εκχύλισμα χρησιμοποιήθηκαν ως πρόσθετα σε τρία διαφορετικά συστήματα τροφίμων, ένα στερεό (μπισκότο), ένα υγρό (φυσικός χυμός) και ένα με λιπαρές ύλες (φυστικοβούτυρο), αυξάνοντας την περιεκτικότητά τους σε ολικά φαινολικά και την αντιοξειδωτική τους δράση, η οποία διατηρήθηκε σε υψηλά επίπεδα σε όλη τη διάρκεια αποθήκευσης των προϊόντων, μειώνοντας τον ρυθμό οξείδωσής τους, χωρίς να επηρεάζονται αρνητικά τα οργανοληπτικά τους χαρακτηριστικά, όπως προέκυψε μετά από κατάλληλη διαδικασία οργανοληπτικής αξιολόγησης.