Ενσωμάτωση αντιοξειδωτικών από αρωματικά φυτά σε έλαια και συστήματα συσκευασίας τροφίμων - Μπράβου, Κωνσταντίνα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών, 2015)
Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η παρεμπόδιση της οξείδωσης ελαίων με τον εμπλουτισμό αυτών με εκχυλίσματα διαφόρων αρωματικών φυτών της οικογένειας Lamiaceae, που απαντώνται ευρέως στην Ελλάδα. Θυμάρι, θρούμπι και δύο χημειότυποι της ρίγανης, ένας πλούσιος σε καρβακρόλη και ένας μικτός που περιείχε υψηλά ποσοστά τόσο καρβακρόλης όσο και θυμόλης αποτέλεσαν τις πηγές των φυσικών αντιοξειδωτικών. Τα φυτικά έλαια που χρησιμοποιήθηκαν ήταν αραβοσιτέλαιο και φοινικέλαιο. Επιπλέον, εξετάσθηκε η αποτελεσματικότητα των αντιοξειδωτικών κλασμάτων από θρούμπι κατά την ενσωμάτωσή τους σε τρόφιμα και συγκεκριμένα σε chips πατάτας με τη χρήση κυρίως ενεργού συσκευασίας και σε ιχθύες μέσω της εφαρμογής των εδώδιμων επικαλυπτικών μεμβρανών. Αρχικά, παρασκευάστηκαν τα εκχυλίσματα που επρόκειτο να χρησιμοποιηθούν μέσω εκχύλισης των αποξηραμένων φυτών. Πραγματοποιήθηκαν δύο διαδοχικές εκχυλίσεις πρώτα με οξικό αιθυλεστέρα και έπειτα με αιθανόλη για την παραλαβή των άπολων και πιο πολικών φαινολικών συστατικών, αντίστοιχα. Για να μελετηθεί και η παραλαβή όλων των συστατικών μαζί έλαβε χώρα μία εκχύλιση με αιθανόλη. Τα αντιοξειδωτικά κλάσματα συγκρίθηκαν ως προς την περιεκτικότητά τους σε στερεά συστατικά, ολικές φαινόλες και τις κύριες επιμέρους φαινολικές ουσίες τους. Ακολούθησε ενσωμάτωση των εκχυλισμάτων σε έλαια σε επίπεδο προσθήκης 500 ppm ξηρού βάρους τους και παρακολουθήθηκε η ανάπτυξη του αριθμού υπεροξειδίων, συζυγών διενίων και τριενίων των εμπλουτισμένων και των καθαρών ελαίων κατά τη δοκιμή οξείδωσής τους στους 70 °C. Στο αραβοσιτέλαιο προστέθηκαν όλα τα εκχυλίσματα του μικτού χημειότυπου της ρίγανης (οξικού αιθυλεστέρα, αιθανολικό και ολικό αιθανολικό εκχύλισμα) με σκοπό να συγκριθούν μεταξύ τους, καθώς και εκχυλίσματα οξικού αιθυλεστέρα από θυμάρι και από ρίγανη πλούσια σε καρβακρόλη. Επιπλέον, ακετονικό εκχύλισμα δεντρολίβανου χρησιμοποιήθηκε για σύγκριση. Από τα αποτελέσματα που προέκυψαν, φάνηκε πως η οξείδωση των λιπαρών σωμάτων ακολουθεί μία αρχική περίοδο χαμηλού ρυθμού οξείδωσης (περίοδος επώασης) και έπειτα μία περίοδο επιταχυνόμενης οξείδωσης. Τα αιθανολικά εκχυλίσματα αποδείχθηκαν μη αποδοτικά για τρόφιμα πλούσια σε λιπαρά συστατικά, λόγω της δύσκολης διάλυσης των πολικών ουσιών τους σε αυτά. Ωστόσο, και τα εκχυλίσματα οξικού αιθυλεστέρα δε φάνηκαν ιδιαίτερα αποτελεσματικά, γεγονός που αποδόθηκε στη φύση του αραβοσιτελαίου, καθώς πρόκειται για ένα έλαιο με υψηλά ποσοστά φυσικών αντιοξειδωτικών, όπως τοκοφερόλες. Για την εξέταση της αντιοξειδωτικής ικανότητας των εκχυλισμάτων οξικού αιθυλεστέρα των φυτών χρησιμοποιήθηκε μία άλλη λιπαρή ύλη, το φοινικέλαιο. Σε αυτό ελέγχθηκε και η δράση εκχυλίσματος οξικού αιθυλεστέρα από θρούμπι. Παρατηρήθηκε πως όλα τα εκχυλίσματα επιμήκυναν την περίοδο επώασης και μείωσαν το ρυθμό αύξησης των υπεροξειδίων κατά την περίοδο της επιταχυνόμενης οξείδωσης του ελαίου. Τα κλάσματα από το θρούμπι και από το μικτό χημειότυπο της ρίγανης παρεμπόδισαν σε μεγαλύτερο βαθμό την επιταχυνόμενη οξείδωση του φοινικέλαιου και συγκεκριμένα κατά περίπου 42%, ενώ τα υπόλοιπα εκχυλίσματα παρείχαν προστασία μεγαλύτερη ή ίση του 30%. Καθώς το θρούμπι αποδείχθηκε ένα ισχυρό αντιοξειδωτικό, ερευνήθηκε η ικανότητά του να περιορίσει τον ταγγισμό chips πατάτας που συσκευάστηκαν και αποθηκεύτηκαν στους 70 °C. Δοκιμάστηκαν τρείς διαφορετικοί τρόποι προσθήκης: α) το εκχύλισμα οξικού αιθυλεστέρα από θρούμπι προστέθηκε στο μέσο τηγανίσματος (φοινικέλαιο) των chips σε ποσότητα 500 ppm, β) τόσο εκχύλισμα οξικού αιθυλεστέρα όσο και αιθανολικό εκχύλισμα από θρούμπι ενσωματώθηκαν στην επιφάνεια των chips με ψεκασμό σε επίπεδο προσθήκης 500 ppm επί λιπαρής βάσης, και γ) τα παραπάνω εκχυλίσματα ενσωματώθηκαν στο υλικό συσκευασίας των προϊόντων πραγματοποιώντας επίστρωση 1.5 g ξηρού εκχυλίσματος/m2. Οι παράμετροι που μελετήθηκαν για την εκτίμηση της αλλοίωσης των chips ήταν ο αριθμός υπεροξειδίων και συζυγών διενίων του ελαίου που εκχυλίστηκε από τα chips, για να καταγραφεί η πορεία αύξησης των πρωτογενών προϊόντων οξείδωσης, αλλά και οι τιμές της π-ανισιδίνης για να διεξαχθούν συμπεράσματα για τη συσσώρευση των δευτερογενών προϊόντων. Επιπλέον, παρακολουθήθηκε η περιεκτικότητα του οξυγόνου του υπερκείμενου χώρου της κάθε συσκευασίας. Διαπιστώθηκε πως η χρήση της ενεργού συσκευασίας ήταν ιδιαίτερα αποδοτική έναντι του ταγγισμού των chips, με το εκχύλισμα οξικού αιθυλεστέρα να παρέχει προστασία κατά 78% και να διαφοροποιείται στατιστικά σημαντικά από το αιθανολικό, το οποίο παρεμπόδισε την επιταχυνόμενη οξείδωση του τροφίμου σε βαθμό 44%. Η ενσωμάτωση των εκχυλισμάτων στην επιφάνεια των chips αποδείχθηκε λιγότερο αποτελεσματική, αφού κατάφερε να επιδράσει μόνο στο χρόνο επώασης, ενώ η χρήση εμπλουτισμένου ελαίου για το τηγάνισμα των chips επιμήκυνε το χρόνο επώασης και μείωσε το ρυθμό ανάπτυξης πρωτογενών προϊόντων κατά περίπου 24%. Καμία διεργασία δε συνετέλεσε στην παρεμπόδιση της αύξησης των δευτερογενών προϊόντων. Όσον αφορά στην προστασία των ιχθύων από την οξείδωση χρησιμοποιήθηκαν εδώδιμες μεμβράνες CMC εμπλουτισμένες με αντιοξειδωτικά για την επικάλυψή τους και η οξειδωτική σταθερότητα ελέγχθηκε κατά τη διατήρηση στους 0 °C. Εκχυλίσματα οξικού αιθυλεστέρα και αιθανόλης από θρούμπι ενσωματώθηκαν σε επίπεδο προσθήκης 500 ppm ως προς τις ολικές φαινόλες τους, ενώ χρησιμοποιήθηκε και το αιθέριο έλαιο του φυτού σε περιεκτικότητά 2% v/v. Επίσης, πραγματοποιήθηκε συνδυαστική χρήση του αιθέριου ελαίου με το κάθε εκχύλισμα. Η πορεία οξείδωσης των ιχθύων παρακολουθήθηκε με τον προσδιορισμό του αριθμού υπεροξειδίων και της π-ανισιδίνης. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η απλή μεμβράνη CMC προστάτευσε το προϊόν, ενώ η ικανότητα προστασίας δε βελτιώθηκε με προσθήκη εκχυλίσματος οξικού αιθυλεστέρα ή με το συνδυασμό του εκχυλίσματος με το αιθέριο έλαιο. Αντίθετα, η προσθήκη του αιθανολικού εκχυλίσματος, του αιθέριου ελαίου και ο συνδυασμός τους μείωσε την ανάπτυξη υπεροξειδίων των ιχθύων με στατιστικά σημαντική διαφορά από τα υπόλοιπα, αλλά όχι με σημαντικές διαφορές μεταξύ τους. Τέλος, η ανάπτυξη των δευτερογενών προϊόντων ήταν ελάχιστη κατά τις πρώτες ημέρες αποθήκευσης, ενώ προς τις τελευταίες δειγματοληψίες φάνηκε πως όλες οι μεμβράνες παρείχαν χαμηλότερες τιμές π-ανισδίνης.