Μελέτη εκχυλισμάτων και συστατικών του φυτού satureja thrymbra ως αντιοξειδωτικά πρόσθετα σε γαλακτώματα - Χρήστου, Μαρία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων, 2018)
Στη παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε ο εμπλουτισμός γαλακτωμάτων τύπου έλαιο σε νερό με φυσικά αντιοξειδωτικά και η προστασία τους από την οξείδωση. Για την παρασκευή των γαλακτωμάτων χρησιμοποιήθηκε ηλιέλαιο, που είναι από τα συνηθέστερα έλαια που χρησιμοποιούνται σε ευρέως καταναλισκόμενα γαλακτώματα, όπως μαγιονέζα και σάλτσες για σαλάτα. Τα συστατικά που προστέθηκαν στα γαλακτώματα ήταν αντιπροσωπευτικές πρότυπες φαινολικές ενώσεις, οι οποίες απαντώνται συχνά στα αρωματικά φυτά, συγκεκριμένα κερκετίνη και ροσμαρινικό οξύ, και εκχυλίσματα από το αρωματικό φυτό Satureja thymbra (θρούμπι) που είναι αυτοφυές και ευρύτατα διαδεδομένο στην Ελληνική ύπαιθρο. Τα φαινολικά συστατικά, σύμφωνα με τις ενδείξεις πολλών ερευνών, συμβάλλουν στον περιορισμό ασθενειών που έχουν σχέση με τις οξειδώσεις στον ανθρώπινο οργανισμό. Επομένως, στόχος της παρούσας έρευνας ήταν, επιπλέον της αντιοξειδωτικής προστασίας των γαλακτωμάτων, να προσδιορισθεί τόσο για τις πρότυπες ενώσεις όσο και για τις δραστικές ενώσεις που εντοπίζονται στα εκχυλίσματα η διάρκεια ζωής μετά τον εγκλεισμό στα γαλακτώματα ώστε να εξακριβωθεί αν ο εμπλουτισμός οδηγεί δυνητικά σε διατηρήσιμα λειτουργικά τρόφιμα. Τα γαλακτώματα 30% ηλιέλαιου σε νερό παρασκευάστηκαν με χρήση Τween 20, σε ποσοστό 2% w/w, σε ομογενοποιητή υψηλής ταχύτητας αρχικά και υψηλής πίεσης στη συνέχεια. Προστέθηκαν κερκετίνη και ροσμαρινικό οξύ έτσι ώστε η τελική συγκέντρωση των πρότυπων ουσιών να είναι 500 ppm ως προς τη λιπαρή φάση, επίσης έγινε προσθήκη αιθανολικού εκχυλίσματος και εκχυλίσματος οξικού αιθυλεστέρα του φυτού S.Thymbra έτσι ώστε η τελική συγκέντρωση των ολικών φαινολών στα γαλακτώματα να είναι ίση με 500 mg GAE/Lλιπαρής φάσης. Τα γαλακτώματα κατόπιν αποθηκεύτηκαν σε τρεις διαφορετικές θερμοκρασίες στους 5, 25 και 40 °C. Οι μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε αυτά σχετίζονταν με τον προσδιορισμό πρωτογενών (αριθμός υπεροξειδίων) και δευτερογενών (εξανάλη) προϊόντων οξείδωσης, την κατανάλωση οξυγόνου και την περιεκτικότητα σε δραστικές ενώσεις. Ο προσδιορισμός των πρότυπων ουσιών στα γαλακτώματα με κερκετίνη και ροσμαρινικό οξύ έγινε με τη χρήση φωτομέτρου. Στα γαλακτώματα με τα δραστικά εκχυλίσματα έγινε μέτρηση των ολικών φαινολών σε όλη τη διάρκεια του πειράματος με την εφαρμογή της μεθόδου Folin-Ciocalteu, ενώ προσδιορίστηκε και η διατηρησιμότητα δραστικών ενώσεων, όπως το ροσμαρινικό οξύ, με τη χρήση υγρής χρωματογραφίας. Για όλα τα γαλακτώματα που παρασκευάσθηκαν, η αύξηση της θερμοκρασίας αποθήκευσης οδήγησε σε αυξημένη παραγωγή πρωτογενών και δευτερογενών προϊόντων οξείδωσης, αυξημένη κατανάλωση οξυγόνου και μείωση του χρόνου διατήρησης των δραστικών ενώσεων. Από τις αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν προκύπτει ότι τόσο οι πρότυπες ενώσεις όσο και τα εκχυλίσματα στη ποσότητα που ενσωματώθηκαν εμφάνισαν αντιοξειδωτική δράση. Η μέτρηση των πρωτογενών προϊόντων οξείδωσης έδειξε ότι πιο αποτελεσματικά αντιοξειδωτικά αποτελούν η κερκετίνη και το αιθανολικό εκχύλισμα, ακολουθεί το εκχύλισμα του οξικού αιθυλεστέρα, ενώ το ροσμαρινικό οξύ παρουσιάζει πιο ασθενή δράση. Η ποσότητα δευτερογενών πτητικών προϊόντων οξείδωσης, και πιο συγκεκριμένα της εξανάλης, που μετρήθηκε κατά τη διάρκεια των πειραμάτων στα γαλακτώματα είναι παρόμοια, με εξαίρεση να αποτελούν τα γαλακτώματα με τα εκχυλίσματα στους 25 °C που παρουσιάζουν μικρότερες τιμές σε σχέση με το γαλάκτωμα μάρτυρα. Όσον αφορά το οξυγόνο σε όλα τα γαλακτώματα που περιέχουν κάποια πρόσθετη ουσία η κατανάλωση του ήταν μικρότερη από αυτή του μάρτυρα. Σε αυτή τη περίπτωση και πάλι η προσθήκη κερκετίνης και αιθανολικού εκχυλίσματος οδηγεί σε παρεμφερή αποτελέσματα με την εμφάνιση της μικρότερης κατανάλωσης οξυγόνου. Η δράση των άλλων δύο συστατικών διαφοροποιείται, με μεγαλύτερη κατανάλωση να εμφανίζεται στην περίπτωση που ως πρόσθετο χρησιμοποιείται το εκχύλισμα του οξικού αιθυλεστέρα. Όσον αφορά τη διατήρηση των πρότυπων ενώσεων η κερκετίνη και το ροσμαρινικό οξύ στους 40 °C καταναλώνονται αρκετά γρήγορα, ενώ στις χαμηλότερες θερμοκρασίες μετά την αρχική μείωση της συγκέντρωσης οι ενώσεις συνεχίζουν να υπάρχουν στα συστήματα για αρκετό χρόνο. Πιο συγκεκριμένα η κερκετίνη στους 25 °C εμφανίζει μείωση 40% στις πρώτες εννιά μέρες, μέχρι την 41η μέρα φαίνεται να έχει αποικοδομηθεί επιπλέον 20% της αρχικής ποσότητας ενώ στην 47η μέρα η ποσότητα της είναι αμελητέα. Στους 5 °C μέχρι την 47η μέρα έχει καταναλωθεί περίπου το 52% της ένωσης. Όσον αφορά τα γαλακτώματα με το ροσμαρινικό οξύ στις 47 ημέρες και στους 25 °C έχει καταναλωθεί το 73,3% της ουσίας ενώ στους 5 °C το 46,7%. Παρόμοια είναι η συμπεριφορά των δραστικών ενώσεων και στα γαλακτώματα στα οποία έχουν προστεθεί εκχυλίσματα. Για τα γαλακτώματα που περιέχουν εκχύλισμα οξικού αιθυλεστέρα τα ολικά φαινολικά που έχουν καταναλωθεί την 19η μέρα στους 25 °C είναι πάνω από το 83,33% ενώ αυτά του αιθανολικού εκχυλίσματος 73,3 %. Στους 5 °C και στις δύο περιπτώσεις ήδη από την 27η μέρα έχει καταναλωθεί πάνω από 73,3% της συγκέντρωσης των ολικών φαινολών. Ορισμένες βιοδραστικές ενώσεις εντοπίζονται και στα δύο εκχυλίσματα, όπως είναι για παράδειγμα το ροσμαρινικό οξύ. Ο οξικός αιθυλεστέρας έχει ανακτήσει σε μεγαλύτερο ποσοστό μη πολικά βιοδραστικά συστατικά (φαινολικά τερπένια, φλαβονοειδή) όπως η καρβακρόλη, η θυμόλη, η εριοδικτυόλη και η ναριγγενίνη, ουσίες που εντοπίζονται και στο αιθανολικό εκχύλισμα σε πολύ μικρότερο ποσοστό. Αντίθετα στο εκχύλισμα με διαλύτη την αιθανόλη εντοπίζονται πιο πολικές ενώσεις σε μεγαλύτερες ποσότητες (φαινολικά οξέα, γλυκοζίτες φλαβονοειδών), ενώ η ένωση που κυριαρχεί στο εκχύλισμα είναι το ροσμαρινικό οξύ. Το ροσμαρινικό οξύ που ανιχνεύεται είναι τριπλάσιο στην περίπτωση του αιθανολικού εκχυλίσματος σε σύγκριση με το εκχύλισμα οξικού αιθυλεστέρα. Το ροσμαρινικό οξύ, ανάμεσα στις φαινόλες που ανιχνεύονται, φαίνεται να προστατεύει το γαλάκτωμα καθώς αποτελεί την κύρια ένωση που καταναλώνεται. Οι διαφορές του φαινολικού προφίλ των εκχυλισμάτων είναι αυτές που ευθύνονται για τη διαφορετική ικανότητα των εκχυλισμάτων να προστατεύουν τα γαλακτώματα από την οξείδωση.