Βελτιστοποιήση ενθυλάκωσης βιοδραστικών ενώσεων από απόβλητα ερυθρής οινοποίησης με σκοπό την ενσωμάτωση τους σε τρόφιμα
Creators: name: Τσαλή, Αλεξάνδρα Θεοχάρη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Ενθυλάκωση
Φαινολικά
Στέμφυλα
Microencapsulation
Phenolics
Grape pomace

description: Η βιομηχανία οινοποίησης παράγει τεράστιες ποσότητες αποβλήτων, των οποίων η διαχείριση αποτελεί σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα. Μέχρι σήμερα, δεν υπάρχουν μονάδες διαχείρισης των παραπροϊόντων αυτών, με αποτέλεσμα το μεγαλύτερο μέρος τους να αποβάλλεται χωρίς επεξεργασία στο περιβάλλον. Ωστόσο, τα απόβλητα αυτά έχουν αναγνωρισθεί ως υψηλής αξίας, καθώς περιέχουν βιολογικά δραστικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων των φυσικών αντιοξειδωτικών, όπως φαινολικά οξέα και ανθοκυάνες. Τα φαινολικά συστατικά προσελκύουν το ενδιαφέρον, λόγω της αντιοξειδωτικής τους δράσης και των ευεργετικών για την υγεία επιδράσεών τους αναφορικά με χρόνιες εκφυλιστικές και καρδιαγγειακές παθήσεις. Εντούτοις, μέχρι σήμερα η αξιοποίηση των στεμφύλων στη βιομηχανία τροφίμων είναι περιορισμένη, με αποτέλεσμα το μεγαλύτερο μέρος τους να χρησιμοποιείται ως ζωοτροφή. Στόχος της εργασίας αυτής ήταν η ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου αξιοποίησης των αποβλήτων οινοποίησης, με βάση την εκχύλιση των φαινολικών τους ενώσεων με μικροκύματα και την ενθυλάκωσή τους με ξήρανση ψεκασμού χρησιμοποιώντας διάφορα μέσα εγκλεισμού. Για την παραλαβή του εκχuλίσματος χρησιμοποιήθηκαν βέλτιστες συνθήκες. Ως μέσα ενθυλάκωσης χρησιμοποιήθηκαν μίγματα μαλτοδεξτρίνης/σκόνης άπαχου γάλακτος και μαλτοδεξτρίνης/πρωτεΐνης ορού γάλακτος. Η αναλογία φαινολικού εκχυλίσματος/μέσου ενθυλάκωσης, η θερμοκρασία εισόδου και ο ρυθμός ροής του αέρα ξήρανσης ήταν οι παράγοντες που μελετήθηκαν ως προς την επίδρασή τους στην απόδοση και στην αποτελεσματικότητα της ενθυλάκωσης, καθώς και στις ιδιότητες του ενθυλακωμένου προϊόντος. Οι βέλτιστες συνθήκες που μεγιστοποιούν ταυτόχρονα την αποτελεσματικότητα της ενθυλάκωσης και την απόδοση της διεργασίας ήταν: θερμοκρασία εισόδου αέρα ξήρανσης 189 οC, ρυθμός ροής αέρα 65%, αναλογία μέσου ενθυλάκωσης/υλικού πυρήνα 8,8/1, μέσο ενθυλάκωσης μαλτοδεξτρίνη/σκόνη άπαχου γάλακτος (50:50). Κάτω από αυτές τις συνθήκες, οι προβλεπόμενες τιμές αποτελεσματικότητας και απόδοσης βρέθηκαν 92,49% και 37,28%, αντίστοιχα. Σε επόμενο στάδιο, εξετάσθηκε η σταθερότητα του υγρού και ενθυλακωμένου εκχυλίσματος σε επιταγχυνόμενες συνθήκες, 60 οC για 45 ημέρες. Το φαινολικό περιεχόμενο του ενθυλακωμένου εκχυλίσματος βρέθηκε σταθερό, ενώ του υγρού μειώθηκε σε περίπου 30% τη δεύτερη ημέρα και η μείωση ξεπέρασε το 50% την 45η ημέρα. Η αντιοξειδωτική δράση του ενθυλακωμένου εκχυλίσματος ήταν σχετικά σταθερή, ενώ του υγρού, που κυμάνθηκε σε χαμηλότερα επίπεδα, παρουσίασε αυξομειώσεις. Τέλος, ελέγχθηκε η επίδραση της προσθήκης των εκχυλισμάτων στο ολικό φαινολικό περιεχόμενο, στην αντιοξειδωτική δράση και στο ρυθμό αύξησης των υπεροξειδίων. Όσο αφορά στην πάστα τυριού, η προσθήκη εκχυλισμάτων είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση του ρυθμού αύξησης των υπεροξειδίων και τη βελτίωση της θρεπτικής αξίας της πάστας κατά την αποθήκευση στους 4 °C. Δεν σημειώθηκε απώλεια πολυφαινολών και το ολικό φαινολικό περιεχόμενο αυξήθηκε ελαφρώς στην περίπτωση προσθήκης ενθυλακωμένου εκχυλίσματος, ύστερα από την 6η ημέρα. Ωστόσο, η προσθήκη του υγρού εκχυλίσματος οδήγησε σε μη αποδεκτό προς κατανάλωση προϊόν. Η προσθήκη εκχυλισμάτων στη σκόνη ροφήματος σοκολάτας οδήγησε σε περαιτέρω αύξηση της αντιοξειδωτικής ικανότητας του προϊόντος κατά την αποθήκευση για τις πρώτες 6 ημέρες στους 60 °C. Η συγκέντρωση των ολικών φαινολικών παρουσίασε αύξηση για το ενθυλακωμένο εκχύλισμα την 1η ημέρα, ενώ παρατηρήθηκε μείωση του περιεχομένου σε φαινολικά στα υπόλοιπα δείγματα. Τέλος, ο εμπλουτισμός του χυμού με φαινολικό εκχύλισμα οδήγησε σε υψηλότερες τιμές φαινολικού περιεχομένου κατά την αποθήκευση στους 4 οC για 18 ημέρες. Η αντιοξειδωτική ικανότητα βρέθηκε επίσης υψηλότερη για τα εμπλουτισμένα δείγματα, χωρίς στατιστικά σημαντική διαφορά ανάμεσα στο υγρό και ενθυλακωμένο εκχύλισμα.
description: Wine industry generates large amounts of wastes, whose management has become a serious environmental issue. Pomace amounts are safely assumed to exceed 10 million tons per year, accumulation of which is the main fraction of these wastes. Due to its high content in bioactive compounds, grape pomace has been recognized as a high-value industrial waste. More specifically, grapes contain a large quantity of polyphenols, including phenolic acids and flavonoids. Phenolic compounds have attracted attention because of their antioxidant behavior and beneficial health-promoting effects. Thus, instead of being used exclusively as animal feed, grape pomace could have several financially attractive applications in food industries. The objective of this work is to optimize a new method of grape pomace application in food industries, based on the microwave-assisted extraction of phenolics followed by their encapsulation by spray drying. The optimum extraction operating conditions were determined in a previous study. Mixtures of maltodextrin:skim milk powder and maltodextrin:whey protein concentrate were used as wall materials. Inlet air temperature, ratio of core to wall material, and drying air flow rate were the factors investigated with respect to encapsulation efficiency and yield. Characterization of powder properties was accomplished to determine if successful development of the product is achieved. Measurements of moisture content, bulk density, and solubility are all important considerations. The maximum encapsulation efficiency was 92.49%, whereas the yield was 37.28% under the following conditions: wall material, maltodextrin/skim milk powder (50:50); inlet air temperature, 189 oC; drying air flow rate, 22.75 m3/h; ratio of core to wall material, 1:8.8. Furthermore, in this study, the antioxidant capacity and stability of the crude and the encapsulated in the optimum conditions phenolic extract were evaluated during storage at 60 oC for 45 days, using DPPH method and peroxide values tests. The phenolic content of the encapsulated extract was stable during storage, while the antioxidant activity of both the crude and the encapsulated extract was stable upon storage at 60 °C for the first 13 days. A stability trial of the two extracts incorporated into three different food products stored at different temperature for different storage times was also carried out. Extracts were incorporated into cheese paste (4 °C, 28 days), chocolate drink powder (60 °C, 17 days) and mixed juice (4 °C, 18 days). Both extracts were found efficient in improving the shelf-life of cheese paste. No loss of polyphenols was observed whereas the total phenolic content slightly increased for the encapsulated extract, after the 6th day. However, the crude extract resulted in an undesirable texture. The antioxidant activity of the chocolate drink powder was found higher after the addition of the extracts for the first 6 days at 60 °C. The total phenolic content was increased for the encapsulated extract on day 1, while a decrease was observed for the control and the crude extract sample. Incorporation of both extracts into juice led to higher total phenolic contents. Antioxidant capacity was also found higher for enriched samples