Παραγωγή, χαρακτηρισμός και ρεολογικές ιδιότητες του πολυσακχαρίτη κεφιράνη
Authors: Εξαρχόπουλος Στυλιανός 
Published: September 2021

Η κεφιράνη, ένας εξωκυτταρικός ετεροπολυσακχαρίτης, παρασκευάστηκε χρησιμοποιώντας ως καλλιέργεια εκκίνησης κόκκους κεφίρ, οι οποίοι επωάστηκαν σε αγελαδινό αποβουτυρωμένο γάλα μακράς διάρκειας. Ο πολλαπλασιασμός των κόκκων πραγματοποιήθηκε σε τρεις κύκλους επώασης. Αρχικά και προκειμένου να μελετηθούν και οι βέλτιστες συνθήκες πολλαπλασιασμού (ποσοστό εμβολιασμού κόκκων και θερμοκρασία επώασης), οι κόκκοι κεφίρ επωάστηκαν σε ζυμωτήρες χωρητικότητας 1 L. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε ζυμωτήρας χωρητικότητας 12 L, ώστε να παραχθεί επαρκής ποσότητα κόκκων και να συνεχιστούν τα πειράματα ζυμώσεων σε μεγαλύτερης χωρητικότητας ζυμωτήρα (428 L). Συνολικά παρήχθησαν 30 kg κόκκων ξεκινώντας από αρχική ποσότητα 80 g.Για την απομόνωση της κεφιράνης και την παραλαβή της με υψηλό βαθμό καθαρότητας, χρησιμοποιήθηκε κατάλληλη μεθοδολογία, η οποία περιλάμβανε τα εξής στάδια: θέρμανση στους 80°C και ανάδευση υδατικού αιωρήματος κόκκων κεφίρ, κατεργασία του αιωρήματος με υπερχλωρικό οξύ και φυγοκέντρηση για την κατακρήμνιση των πρωτεϊνών, επαναλαμβανόμενες καταβυθίσεις με περίσσεια αιθανόλης ακολουθούμενες από φυγοκέντρηση και τέλος λυοφιλίωση του ιζήματος για την παραλαβή του πολυσακχαρίτη σε μορφή σκόνης.Για τη μελέτη της διαμόρφωσης του μορίου της κεφιράνης χρησιμοποιήθηκαν διάφορες τεχνικές όπως η τριχοειδής ιξωδομετρία, η χρωματογραφία αποκλεισμού μεγεθών με σκέδαση πολλαπλών γωνιών, η δυναμική σκέδαση φωτός και μετρήσεις ζ–δυναμικού, από όπου προέκυψε ότι τα μόρια του πολυσακχαρίτη σε υδατικό περιβάλλον φέρουν τη μορφή του περιδινούμενου κουβαριού (random coil) και το μέσο μοριακό τους βάρος είναι περίπου 7 x 105. Το νερό βρέθηκε να είναι «καλός» διαλύτης για την κεφιράνη, τα μόρια της οποίας φέρουν ελαφρώς αρνητικό φορτίο όταν βρίσκονται σε αυτό. Σύμφωνα με υδροδυναμικές μελέτες, η διαμόρφωση του μορίου της κεφιράνης επηρεάζεται ποικιλοτρόπως όταν βρίσκεται σε υδατικά περιβάλλοντα διαφορετικής ιονικής ισχύος, διαφορετικών τιμών pH, παρουσία οργανικών οξέων, σακχάρων, ουρίας και αιθανόλης. Η μελέτη της ρεολογικής συμπεριφοράς υδατικών διαλυμάτων κεφιράνης έδειξε ότι ο πολυσακχαρίτης παρουσιάζει ψευδοπλαστική συμπεριφορά. Δείγματα κεφιράνης συγκεντρώσεων από 1% έως 4%, στα οποία εφαρμόστηκε η διεργασία κατάψυξης-απόψυξης, παρουσίασαν μεγαλύτερες τιμές ιξώδους σε σχέση με τα αντίστοιχα δείγματα που δεν υπέστησαν την ίδια διαδικασία. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της λιπαινόμενης συμπιεστής ροής, σε συστήματα κεφιράνης όπου εφαρμόστηκε η διεργασία κατάψυξης-απόψυξης, το εκτατό ιξώδες επηρεάστηκε από τη συγκέντρωση του πολυσακχαρίτη όταν αυτή κυμαινόταν από 4% έως 7%, ενώ το δείγμα συγκέντρωσης 10% εμφάνισε τη συμπεριφορά μίας πραγματικής πηκτής. Από τη ρεολογική μελέτη συστημάτων κεφιράνης-πρωτεϊνών γάλακτος προέκυψε ότι η παρουσία του πολυσακχαρίτη δεν επηρέασε τις ιδιότητές τους. Η εξέταση με τη συνεστιακή μικροσκοπία σάρωσης με λέιζερ επιβεβαίωσε ότι η δομή αυτών των συστημάτων επηρεαζόταν κυρίως από την παρουσία των πρωτεϊνών και σε μικρότερο βαθμό από την παρουσία του πολυσακχαρίτη. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας, τα συστήματα τροφίμων που περιέχουν κεφιράνη, και στα οποία έχει εφαρμοστεί η διεργασία κατάψυξης-απόψυξης, παρουσιάζουν πολύ σταθερή και συνεκτική δομή. Η κεφιράνη θα μπορούσε δυνητικά να χρησιμοποιηθεί σε τρόφιμα τα οποία υπόκεινται σε διεργασίες κατάψυξης-απόψυξης, ως ενισχυτικό υφής προσδίδοντας αποδεκτά προς τους καταναλωτές χαρακτηριστικά.