Μελέτη σταθερότητας και οξείδωσης μακρο- και νανο-γαλακτωμάτων με την προσθήκη κρόκου Κοζάνης (Crocus Sativus L.)

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η να εξεταστεί η επίδραση της μείωσης του μεγέθους των λιποσφαιρίων στην περιοχή της νανο-κλίμακας στην φυσική και οξειδωτική σταθερότητα γαλακτωμάτων με διαφορετικές συγκεντρώσεις ελαιολάδου. Επίσης, επιλέχθηκε κατάλληλη ποσότητα βιολογικού Κρόκου Κοζάνης και εξετάστηκε η πιθανή δράση του ως αντιοξειδωτικός παράγοντας κατά την διάρκεια της αποθήκευσης. Συγκεκριμένα, παρασκευάστηκαν μάκρο-γαλακτώματα ελαίου σε νερό με 3 συγκεντρώσεις ελαιολάδου 2.5 % wt, 5 % wt και 10 % wt, που περιείχαν 10 % wt πρωτεΐνη ορού γάλακτος ως γαλακτωματοποιητή (Whey Protein Isolate, WPI) και κόμμι τριγωνέλλας ως σταθεροποιητή σε συγκεντρώσεις 0.5, 0.75 και 1 % wt. Τα μακρο-γαλακτώματα με συγκέντρωση 0.5 και 0.75 % wt κόμμεως τριγωνέλλας ήταν ασταθή και παρουσίασαν διαχωρισμό κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, επομένως δε μελετήθηκαν περαιτέρω. Σταθερά μακρο-γαλακτώματα παρήχθησαν με την προσθήκη 1 % wt σταθεροποιητή, ανεξαρτήτως της συγκέντρωσης του ελαιολάδου. Τα μακρο-γαλακτώματα αυτά συγκρίθηκαν με τα ομόλογα νανο-γαλακτώματά τους τα οποία παρασκευάστηκαν με τη χρήση υπερήχων. Η γαλακτωματοποίηση με υπερήχους είχε ως αποτέλεσμα την μείωση του μεγέθους των σταγονιδίων με τα νανο-γαλακτώματα με 2.5 % wt ελαιόλαδο να παρουσιάζουν το μικρότερο μέγεθος (207.3 nm) και την μικρότερη πολυδιασπορά (0.219). Τα νανο-γαλακτώματα με 5 % wt ελαιόλαδο ήταν τα πιο σταθερά καθώς η μεταβολή της σκέδασης ήταν 1.02%. Η χρήση των υπερήχων επηρέασε τα ιξωδοελαστικά χαρακτηριστικά καθώς τα νανο- γαλακτώματα παρουσίασαν μεγαλύτερες τιμές ιξώδους, συντελεστή αποθήκευσης και απώλειας συγκριτικά με τα μακρο-γαλακτώματα ενώ το νανο-γαλάκτωμα με 10 % wt ελαιόλαδο παρουσίασε τις μεγαλύτερες τιμές. Για την εύρεση της κατάλληλης συγκέντρωσης κρόκου πραγματοποιήθηκε οργανοληπτικός έλεγχος με χρήση εμπορικών προτύπων όπου μελετήθηκαν τα εξής χαρακτηριστικά χρώμα, άρωμα, γεύση, πικρότητα, επίγευση και συνολική εντύπωση. Eπιλέχθηκε η συγκέντρωση των 100 mg/kg καθώς συγκέντρωσε τις καλύτερες βαθμολογίες στα περισσότερα χαρακτηριστικά. Τέλος, μελετήθηκε η οξείδωση των γαλακτωμάτων. Βρέθηκε ότι τα νανο-γαλακτώματα παρουσίαζαν μεγαλύτερη οξείδωση από τα αντίστοιχα μακρο- γαλακτώματα, η αύξηση της συγκέντρωσης του ελαιολάδου είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της οξείδωσης ενώ ο κρόκος παρουσίασε αντιοξειδωτική δράση

The aim of this study is to investigate the effect of the droplet size reduction within the nano-submicron range on the physical and oxidative stability of olive oil emulsions containing different concentrations of olive oil. Furthermore, the addition of specific amount of organic saffron (Crocus sativus L.) in nano-emulsion containing 5 % wt olive oil was evaluated for its antioxidant activity during storage. Initially, coarse oil in water emulsions were prepared with 3 different concentrations of olive oil 2.5% wt , 5% wt and 10% wt, containing 10% wt whey protein isolate (WPI) as emulsifier and fenugreek gum (0.5, 0.75 and 1% wt) as stabilizer. Coarse emulsions containing 0.5 and 0.75% wt fenugreek gum were unstable and exhibited phase separation during storage; therefore they were no further tested. Stable coarse emulsions were prepared by addition of 1 % wt stabilizer, regardless of the oil content. These coarse emulsions were compared to their nano-submicron counterparts produced by ulatrasonication. The ultrasonication resulted in droplet size reduction, whereas the nano-emulsions containing 2.5 % wt olive oil exhibited the smallest droplet size (207.3 nm) and the smallest polydispersity (0.219). Nano-emulsions with 5 % wt olive oil were the most stable (1.02% backscattering reduction after 10 days). The use of the ultrasound affected the viscoelastic properties: nano-emulsions exhibited higher values for viscosity, storage modulus (G’) and loss modulus (G”) compared to coarse emulsions, while nano-emulsions containing 10 % wt olive oil showed the highest values. The concentration of saffron was evaluated by a sensory test by using a commercial product. The color, the aroma, the flavor, the bitterness, the aftertaste and the overall impression were tested. The concentration of 100 mg/kg had the best rating for most of the properties and was added to nano-emulsions containing 5 % wt olive oil. Finally, the oxidation of emulsions was studied. Nanoemulsions exhibited higher oxidation rates compared to their coarse emulsions counterparts. The increase of the volume fraction of oil resulted in increase of oxidation while the saffron showed antioxidant effect.