Σχεδιασμός και εφαρμογή συστημάτων ελαιοπηκτών και υβριδικών πηκτών σε τρόφιμα
Creators: name: Ζαμπούνη, Κωνσταντινιά Α.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Ελαιοπηκτές
Υδροπηκτές
Υβριδικές πηκτές
Ημίξηρα αλλαντικά
Oleogels
Hydrogels
Bigels
Semi-dry sausages

description: Οι ελαιοπηκτές αποτελούν δομημένα συστήματα φυτικών ελαίων με τη χρήση πηκτωματοποιητών. Ο συνδυασμός ελαιοπηκτών και υδροπηκτών συνθέτει ένα σύστημα, τις υβριδικές πηκτές, οι οποίες συνδυάζουν τις ιδιότητες και των δύο δομημένων φάσεων. Επομένως, βασικό ερευνητικό αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν ο σχεδιασμός και η μελέτη των ιδιοτήτων συστημάτων ελαιοπηκτών και υβριδικών πηκτών, και στη συνέχεια η ενσωμάτωση των υβριδικών πηκτών σε προϊόντα κρέατος ως πιθανά υποκατάστατα λίπους. Το πρώτο μέρος της έρευνας επικεντρώθηκε στην ανεύρεση κατάλληλων-συμβατών εδώδιμων πηκτωματοποιητών για τη δημιουργία δομής σε φυτικά έλαια και στην υδατική φάση, με σκοπό τη δημιουργία συστημάτων υβριδικών πηκτών. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν τα μονογλυκερίδια και οι φυτοστερόλες ως πηκτωματοποιητές, ενώ εξετάστηκαν τρία διαφορετικά έλαια. Για τη δόμηση των υδροπηκτών αξιοποιήθηκαν ως πηκτωματοποιητές η ζελατίνη και η κ-καραγενάνη σε διαφορετικές συγκεντρώσεις. Με βάση τα αποτελέσματα φαίνεται πως οι εξεταζόμενοι παράγοντες επηρέασαν τις μηχανικές ιδιότητες των υβριδικών πηκτών, με την εφαρμογή του ταχύ ρυθμού μηχανικής ανάδευσης να οδηγεί στη δημιουργία μικρότερου μεγέθους λιποσφαιρίων εντός της φάσης της υδροπηκτής των υβριδικών πηκτών. Στο δεύτερο μέρος της έρευνας πραγματοποιήθηκε η παρασκευή και αξιολόγηση των ιδιοτήτων υβριδικών πηκτών με ελαιοπηκτές ελαιολάδου με μονογλυκερίδια και υδροπηκτές ζελατίνης ή ζελατίνης/κ-καραγενάνης. Η μικροσκοπία αποκάλυψε τον σχηματισμό μίας υβριδικής πηκτής τύπου ελαιοπηκτής-σε-υδροπηκτή με μικρότερα λιποσφαίρια, όταν μόνο η ζελατίνη χρησιμοποιήθηκε ως πηκτωματοποιητής. Υβριδικές πηκτές με ζελατίνη και κ-καραγενάνη εμφάνισαν τη χαμηλότερη ικανότητα διόγκωσης, λόγω του σχηματισμού δεσμών υδρογόνου και ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ της ζελατίνης και κ-καραγενάνης. Στην τρίτη πειραματική ενότητα μελετήθηκε η αλληλεπίδραση των μονογλυκεριδίων και των φυτοστερολών στο ελαιόλαδο και το έλαιο καρύδας προς τον σχηματισμό ελαιοπηκτών και υβριδικών πηκτών. Η μικροσκοπία και η φασματοσκοπία FTIR αποκάλυψαν πως προσθήκη ελαίου καρύδας σε ελαιοπηκτές ελαιολάδου συνέβαλε στην παρεμπόδιση του σχηματισμού ενός διακριτού κρυσταλλικού δικτύου. Στο τέταρτο μέρος της διδακτορικής έρευνας στόχος ήταν η μελέτη των ιδιοτήτων και η διερεύνηση της ικανότητας απελευθέρωσης του β-καροτενίου από συστήματα ελαιοπηκτών και υβριδικών πηκτών ηλιελαίου. Η απελευθέρωση του β-καροτενίου κατά την in vitro προσομοίωση της πέψης ήταν μικρότερη για τα συστήματα των ελαιοπηκτών και των υβριδικών πηκτών συγκριτικά με το ηλιέλαιο. Στο τελευταίο μέρος της διατριβής, υβριδικές πηκτές με ελαιοπηκτή ελαιολάδου και υδροπηκτή κ-καραγενάνης ή κ-καραγενάνης/ζελατίνης χαρακτηρίστηκαν σε σχέση με μικροδομή και τις παραμέτρους υφής, και χρησιμοποιήθηκαν ως υποκατάστατο λίπους σε ημίξηρα αλλαντικά. Τα αλλαντικά με υποκατάσταση παρουσίασαν αυξημένη απώλεια βάρους, υγρασία και ενεργότητα του νερού, ενώ η ολική μεσόφιλη χλωρίδα και τα οξυγαλακτικά βακτήρια δεν επηρεάστηκαν από την προσθήκη των υβριδικών πηκτών. Τα ημίξηρα αλλαντικά με υβριδικές πηκτές εμφάνισαν μείωση της ενέργειας, του λίπους, της περιεκτικότητας σε κορεσμένα λιπαρά οξέα και χοληστερόλη. Συμπερασματικά, κατά την υλοποίηση της έρευνας αναγνωρίστηκαν πηκτωματοποιητές οι οποίοι είναι ικανοί να οδηγούν στη δημιουργία μιας σταθερής δομής σε φυτικά έλαια, και ταυτόχρονα συμβατής με υδροπηκτές προς τον σχηματισμό συστημάτων υβριδικών πηκτών. Βέβαια, οι ερευνητικές δοκιμές κατέδειξαν τη σημαντικότητα της επίδρασης του είδους και της συγκέντρωσης των πηκτωματοποιητών για τη δόμηση της λιπιδικής και υδατικής φάσης, του είδους του ελαίου της φάσης της ελαιοπηκτής, της αναλογίας, του ρυθμού/θερμοκρασίας ανάμειξης των δύο φάσεων, στις τελικές ιδιότητες των υβριδικών πηκτών.
description: Oleogels are structured systems of vegetable oils using gelling agents. The mixture of oleogels and hydrogels constitutes a new system, called bigel, which combines the properties of both structured phases. Therefore, the main research objective of this PhD thesis was the design and study of the properties of oleogels and bigel systems, and then the incorporation of selected bigels into meat products as potential fat substitutes. The first part of the research focused mainly on finding suitable and compatible edible gelling agents to create structure in vegetable oils, but also in the aqueous phase, to form bigel systems. Specifically, monoglycerides and phytosterols were used as gelling agents, while three different oils were examined. Gelatin and κ-carrageenan in different concentrations were used as gelling agents for the formation of the hydrogels. Based on the results, it is documented that the examined factors affected the mechanical properties of the bigels, with the application of the high shear conditions leading to the formation of smaller oil droplets in the hydrogel phase of bigels. In the second part of the research, the preparation and evaluation of the properties of new bigel systems based on olive oil oleogels with monoglycerides and different gelatin or gelatin and κ-carrageenan hydrogels was carried out. Microscopy revealed the formation of an oleogel-in-hydrogel bigel with smaller oil droplets when only gelatin was used as gelling agent. Bigels with gelatin and κ-carrageenan showed the lowest swelling capacity, probably due to the formation of hydrogen bonds and electrostatic interactions between gelatin and κ-carrageenan. In the third experimental part, the interaction of monoglycerides and phytosterols in olive oil and coconut oil towards the formation of oleogels and bigels was analyzed. Microscopy and FTIR spectroscopy revealed that the addition of coconut oil to oleogels hampered the formation of a distinct crystalline network. In the fourth part of the research, the main objective was to study the properties and investigate the ability to release β-carotene from sunflower oil oleogel and bigel. The release of β-carotene from the oleogel and bigel systems was lower compared to sunflower oil during in vitro digestion. In the final part of the thesis, bigels prepared with olive oil oleogel and κ-carrageenan or κ-carrageenan and gelatin hydrogel were characterized with respect to microstructure and textural parameters and used as pork fat alternatives in semi-dry sausages. Sausages with substitution showed increased weight loss, moisture, and water activity, while total viable counts and lactic acid bacteria populations were not affected by the addition of bigel systems. In conclusion, during this study, gelling agents were identified which can lead to the formation of a stable structure in vegetable oils and are also compatible with hydrogels for the development of innovative edible bigel systems. The experimental results demonstrated the impact of the type and concentration of the gelling agents for the structuring of the lipid and aqueous phases, the type of oil of the oleogel phase, the ratio, rate/temperature of mixing of the two structured phases, on the final properties of the bigels.