Φυσικοχημικές ιδιότητες δομημένων συστημάτων τροφίμων από μετουσιωμένες με αιθανόλη πρωτεΐνες ορού γάλακτος
Authors: Ανδρεάδης Μάριος 
Published: February 2023

Το τυρόγαλα, που παράγεται κατά την τυροκόμηση, αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα παραπροϊόντα της βιομηχανίας τροφίμων με υψηλή ρυπογόνο δράση οδηγώντας τους παραγωγούς στην εκμετάλλευσή του καθώς οι πρωτεΐνες του αποτελούν σημαντικό κεφάλαιο για τις βιομηχανίες τροφίμων. Αντικείμενο της παρούσας διατριβής, αποτέλεσε η μελέτη σχηματισμού θερμικά επαγόμενων πηκτών από μίγμα πρωτεϊνών ορού γάλακτος (WPI) μετά τη μετουσίωσή τους με αιθανόλη με ταυτόχρονη παρουσία άλατος (NaCl). Επίσης, πραγματοποιήθηκε μελέτη του πιθανού σχηματισμού πηκτών WPI μετά την απομάκρυνση της αιθανόλης. Τέλος, πραγματοποιήθηκε μελέτη της επίδρασης του NaCl στις μηχανικές ιδιότητες και τη μικροδομή δειγμάτων WPI που είχαν προκατεργαστεί με αιθανόλη και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε η απομάκρυνσή της. Oι πηκτές WPI που σχηματίστηκαν με την παρουσία αιθανόλης και άλατος είχαν χαμηλό πορώδες και σχημάτισαν ένα δίκτυο που αποτελείται από πολλά σφαιρικά συσσωματώματα, όπως αποδείχθηκε από το συνεστιακό μικροσκόπιο. H προσθήκη ακόμα και 1% w/w αιθανόλης οδήγησε στο σχηματισμό ελαστικών πηκτών WPI, αυξάνοντας 3 φορές τη σκληρότητα τους, σε σχέση με τα δείγματα που δεν είχαν επεξεργαστεί με αιθανόλη. Επιπλέον, η παρουσία 10% w/w αιθανόλης αύξησε σημαντικά το συντελεστή ελαστικότητας σε σύγκριση με τις πρωτεΐνες χωρίς αιθανόλη. Επιπροσθέτως, αποδείχθηκε ότι οι δεσμοί που επικρατούν επηρεάστηκαν από τη συγκέντρωση της αιθανόλης που υπήρχε. Το δεύτερο μέρος της διατριβής, ασχολήθηκε με την ικανότητα των πρωτεϊνών ορού γάλακτος, που προηγουμένως είχαν κατεργαστεί με θέρμανση (70 oC/ 60 λεπτά) παρουσία αιθανόλης (0–70%), να σχηματίζουν πηκτές μετά την αφαίρεση της αιθανόλης με λυοφυλίωση. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μία μετουσιωτική δράση της αιθανόλης, της τάξεως του 30–35% παρέμεινε μετά την αφαίρεση της, ανεξάρτητα από την εφαρμογή της θέρμανσης. Ο προσδιορισμός των –SH ομάδων στα δείγματα με αιθανόλη αλλά και σε αυτά που είχε αφαιρεθεί η αιθανόλη, έδειξε ότι στο επίπεδο των 30 και 50% w/w αιθανόλης αλλά και στα δείγματα τα οποία προθερμάνθηκαν παρουσία αιθανόλης και στη συνέχεια ακολούθησε η απομάκρυνσή της με λυοφυλίωση, υπήρξε μία αυξημένη παρουσία των διαμοριακών δισουλφιδικών δεσμών στα διαλύματα πρωτεϊνών ορού γάλακτος. Τέλος, οι ρεολογικές μετρήσεις έδειξαν ότι τα λυοφυλιωμένα δείγματα (που είχαν θερμανθεί με 50% w/w αιθανόλη και στη συνέχεια ακολούθησε η αφαίρεση της αλκοόλης) ήταν τα μοναδικά που σχημάτισαν θερμοαντιστρεπτές πηκτές κατά την ψύξη στους 5 oC εμφανίζοντας υψηλότερο συντελεστή ελαστικότητας (G’ ~ 300 Pa) σε σχέση με τα αντίστοιχα δείγματα χωρίς την προσθήκη αιθανόλης (G’ ~ 0,0002 Pa). Στο τρίτο μέρος της διατριβής, έγιναν πειράματα για την καλύτερη κατανόηση που έχει η θέρμανση στο WPI, το οποίο είχε κατεργαστεί προηγουμένως με και χωρίς θέρμανση παρουσία αιθανόλης και στη συνέχεια ακολούθησε η απομάκρυνση της αιθανόλης με λυοφυλίωση, μετά την προσθήκη διαφορετικών επιπέδων NaCl (0–300 mM), χρησιμοποιώντας το ρεόμετρο και τη συνεστιακή μικροσκοπία. Επίσης, έγινε σύγκριση των παραπάνω δειγμάτων με πηκτές WPI (5,0% w/w) που προετοιμάστηκαν με 50% w/w αιθανόλη, NaCl (0–300 mM) και τη θέρμανση ενός (θέρμανση WPI παρουσία αιθανόλης και NaCl) ή δύο σταδίων (δηλαδή προθέρμανση του διαλύματος WPI, στη συνέχεια προσθήκη αιθανόλης και NaCl και έπειτα μία δεύτερη –κυρίως– θέρμανση αυτή τη φορά μαζί με την αιθανόλη και το NaCl). Η συνεστιακή μικροσκοπία έδειξε ότι οι πηκτές που σχηματίστηκαν εξαιτίας της θέρμανσης (70 oC/ 60 min), με την ταυτόχρονη παρουσία της αιθανόλης και του άλατος είχαν μεγάλα συσσωματώματα τα οποία μειώθηκαν σε μέγεθος μετά από 60 λεπτά μίας δεύτερης θερμικής επεξεργασίας (70 oC). Επιπρόσθετα, όπως αποδείχθηκε από τις ρεολογικές μετρήσεις, πηκτές πρωτεϊνών ορού γάλακτος που σχηματίστηκαν με τη μέθοδο θέρμανσης δύο σταδίων και NaCl, σχημάτισαν αυτοϋποστηριζόμενες πηκτές χωρίς συναίρεση, με τιμές G’ ~2,5–2700 φορές μεγαλύτερες σε σχέση με τις αντίστοιχες πηκτές που παρασκευάστηκαν με τη θέρμανση ενός σταδίου, ανεξάρτητα από την παρουσία της αιθανόλης.