Συστήματα υποκατάστασης λίπους για χορτοφαγικά τρόφιμα
Creators: name: Γιαννακάκη, Φωτεινή Αντωνίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: υδροπηκτές
ελαιοπηκτές
υβριδικές πηκτές
hydrogels
oleogels
hybrid gels

description: Τα λίπη αποτελούν συστατικό των τροφίμων, το οποίο επηρεάζει τα οργανοληπτικά, διατροφικά και τεχνολογικά τους χαρακτηριστικά. Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί δομημένα συστήματα υποκατάστασης λίπους με στόχο τη βελτίωση του διατροφικού προφίλ των τελικών προϊόντων. Ερευνητικός στόχος της παρούσας διατριβής ήταν ο σχεδιασμός και η μελέτη δομημένων συστημάτων, υδροπηκτών, ελαιοπηκτών και υβριδικών πηκτών, από μη ζωικά συστατικά, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υποκατάστατα λίπους, σε ζωικά και μη τρόφιμα. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκαν, αρχικά, συστήματα υδροπηκτών με υδροπηκτωματοποιητές το άγαρ, την κ-καραγενάνη, καθώς και μικτά συστήματα των δύο. Οι πηκτές που προέκυψαν αναλύθηκαν ως προς το χρώμα τους, την υφή τους και τις τυχόν αλληλεπιδράσεις που εμφάνισαν οι υδροπηκτωματοποιητές, με χρήση φασματοσκοπίας υπερύθρου (FTIR). Τα αποτελέσματα έδειξαν πως προέκυψαν σταθερές υδροπηκτές, με υψηλές τιμές σκληρότητας, ικανές να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία υβριδικών πηκτών. Επιπλέον, οι υδροπηκτωματοποιητές δεν παρουσίασαν αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Έπειτα, μελετήθηκαν οι ιδιότητες των ελαιοπηκτών που σχηματίστηκαν από την αλληλεπίδραση κηρών, μονογλυκεριδίων (MG) και τεσσάρων διαφορετικών ελαίων (ελαιόλαδο, ηλιέλαιο, σησαμέλαιο και σογιέλαιο). Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκαν κηροί ρυζιού (RBW), κανδελιλικός (CDW), ηλίανθου (SW) και μέλισσας (BW), μαζί με MG, σε σταθερή συνολική συγκέντρωση 15% w/w. Οι αναλογίες που μελετήθηκαν ήταν: κηρός:MG 15:0, 10:5, 7.5:7.5, 5:10, 0:15. Η δομή και οι φυσικές ιδιότητες των ελαιοπηκτών διερευνήθηκαν χρησιμοποιώντας τεχνικές ανάλυσης υφής, μικροσκοπία πολωμένου φωτός, προσδιορισμό σημείου τήξης και υπέρυθρη φασματοσκοπία (FTIR). Η σκληρότερη ελαιοπηκτή παρήχθη από SW/MG 7,5%/7,5%, ακολουθούμενη από CDW, RBW, BW και MG. Επιπλέον, η χρήση RBW οδήγησε σε υψηλότερο σημείο τήξης, από τις ελαιοπηκτές MG. Διαφορετικές δομές κρυστάλλωσης, δηλαδή βελονοειδείς κρύσταλλοι και σφαιρουλίτες, παρατηρήθηκαν ανάλογα με τον τύπο του κηρού, τη συγκέντρωσή του και το έλαιο που χρησιμοποιήθηκε. Τέλος, μελετήθηκαν οι ιδιότητες και η μικροδομή υβριδικών πηκτών που προέκυψαν από υδροπηκτές άγαρ και κ-καραγενάνης και ελαιοπηκτές με CDW και MG που είχαν ήδη μελετηθεί. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε η επίδραση διαφορετικής υδροπηκτής, με άγαρ και με άγαρ και κ-καραγενάνη σε δύο διαφορετικές συγκεντρώσεις, η επίδραση διαφορετικής ελαιοπηκτής, με CDW, MG και συνδυασμός CDW-MG στα τέσσερα διαφορετικά έλαια και η επίδραση διαφορετικής αναλογίας υδροπηκτής/ελαιοπηκτής. Οι ιδιότητες των υβριδικών πηκτών μελετήθηκαν με μικροσκοπία πολωμένου φωτός, ανάλυση υφής και υπέρυθρη φασματοσκοπία (FTIR). Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η επιλογή τόσο της υδροπηκτής, όσο και της ελαιοπηκτής επηρέασαν σημαντικά τις παραμέτρους υφής των υβριδικών πηκτών. Όσον αφορά τη χρήση διαφορετικών ελαίων, το ελαιόλαδο δημιούργησε σκληρότερες υβριδικές πηκτές και δεν παρατηρήθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές ως προς τις υπόλοιπες παραμέτρους υφής και μικροδομής. Τέλος, η αναλογία υδροπηκτής/ελαιοπηκτής επηρεάζει τον τύπο υβριδικής πηκτής που προκύπτει, καθώς σε αναλογία 80/20 προέκυψαν πηκτές τύπου ελαιοπηκτή σε υδροπηκτή, σε αναλογία 60/40 τύπου ελαιοπηκτή σε υδροπηκτή σε ελαιοπηκτή και σε αναλογίες 40/60 και 20/80 δισυνεχή συστήματα. Συμπερασματικά, συνολικά στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή μελετήθηκαν υδρο- και ελαιο- πηκτωματοποιητές που είναι ικανοί να δημιουργήσουν σταθερές και συμπαγείς δομές, ικανές να υποκαταστήσουν το λίπος σε ζωικά ή μη τρόφιμα. Κάθε μελετούμενο σύστημα, είχε διαφορετικά φυσικά χαρακτηριστικά και μικροδομή και η επιλογή κάποιου από αυτά μπορεί να γίνει με βάση τις ανάγκες και τα επιθυμητά χαρακτηριστικά που επιδιώκει κανείς να προσδώσει στο τελικό προϊόν.
description: Fats are components of foods, which affect their characteristics (organoleptic, nutritional, technological). Recently, there have been advancements in structured fat replacement systems that seek to enhance the nutritional composition of final products. The objective of this thesis was the design and study of structured systems, such as hydrogels, oleogels and hybrid gels, from non-animal components, so that they can be used as fat substitutes, even in non-animal foods. For this purpose, an initial investigation was conducted on hydrogel systems using hydrogelators such as agar, κ-carrageenan, and mixed systems combining both. The resulting gels were analyzed for their color, texture and any interactions exhibited by the hydrogelators, using infrared spectroscopy (FTIR). The results demonstrated the successful formation of stable hydrogels characterized by high levels of hardness, capable of being used to create hybrid gels. Furthermore, the hydrogellators agar and κ-carrageenan did not interact with each other. Moreover, the study examined the characteristics of oleogels resulting from the interaction between monoglycerides and various waxes in different edible oils (olive, sunflower, sesame, and soybean). More specifically, waxes, namely rice bran (RBW), candelilla (CDW), sunflower (SW), and beeswax (BW), together with MGs in a total concentration level of 15% (w/w). The ratios which studied were: wax:MG, 15:0/10:5/7.5:7.5/5:10/0:15. The structure and physical properties of oleogels were investigated using texture analysis, polarized light microscopy, melting point measurements, and FTIR. The hardest structure was produced by SW/MG 7.5%/7.5%, followed by CDW, RBW, BW and plain MG. Furthermore, RBW led to a higher melting point than the plain MG oleogels. Different crystallization structures, i.e., needle-like crystals and spherulites, were observed depending on the type of wax, its concentration, and the oil used. Finally, the properties and microstructure of hybrid gels obtained from agar and κ-carrageenan hydrogels and oleogels with CDW and MG, studied in the previous stage of thesis, were studied. Specifically, the effect of different hydrogel, with agar and with agar and κ-carrageenan at two different concentrations, the effect of a different oleogel, with CDW, MG and CDW-MG on all four oils studied and the effect of a different ratio of hydrogel/oleogel were studied. The microstructure and physical properties of the hybrid gels were studied by polarized light microscopy, texture analysis and FTIR. The results showed that the choice of both the hydrogel and the oleogel significantly affects the textural parameters of the hybrid gels. Regarding the use of different oils, olive oil created harder bigels and no statistically significant differences were observed in terms of other textural parameters and microstructure. Finally, the hydrogel/oleogel ratio affects the type of hybrid gel, as ratio 80/20 resulted in oleogel-in-hydrogel type gels, 60/40 ratio an oleogel-in-hydrogel-in-oleogel system and in ratios of 40/60 and 20/80 bicontinuous. To summarize, this master's thesis investigated the properties of gelators, which can form solid and dense structures. Every examined system has the potential to be used as substitutes for fat in animal and non-animal food products and exhibits different physical characteristics and microstructure. The selection may be determined by the requirements and preferred attributes of the final product.