Επεξεργασία ανθεκτικού αμύλου με σκοπό τη χρήση του ως φορέα ενθυλάκωσης

Abstract

Το άμυλο θεωρείται ένας από τους σημαντικότερους πολυσακχαρίτες, η χρήση του οποίου αυξάνεται συνεχώς στη Βιομηχανία Τροφίμων και ειδικότερα του ανθεκτικού αμύλου, εξαιτίας των θετικών επιδράσεων που εμφανίζει στον οργανισμό του ανθρώπου. Βασικοί στόχοι της παρούσας Μεταπτυχιακής Μελέτης είναι ο σχηματισμός νανοσωματιδίων ανθεκτικού αμύλου μέσω της μεθόδου της καταβύθισης με τη χρήση καυστικού νατρίου (ΝaΟΗ) και η ενσωμάτωση σε αυτά ποσότητας β-καροτενίου. Στη συνέχεια μελετήθηκε η επίδραση του τρόπου ξήρανσης των δειγμάτων, η οποία ακολουθεί μετά το στάδιο της ενθυλάκωσης της ουσίας, αλλά και του χρονικού διαστήματος που αυτή διήρκησε, στην ενθυλάκωση του β-καροτενίου. Μέσω της τεχνικής της δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS) επιβεβαιώθηκε ο σχηματισμός νανοσωματιδίων καθώς το μέγεθος των κόκκων αμύλου στο δείγμα που προέκυψε μετά την εφαρμογή της μεθόδου της καταβύθισης ήταν 298,93 nm. Από την εφαρμογή της μεθόδου περίθλασης ακτινών Χ (XRD), διαπιστώθηκε η μεταβολή της κρυσταλλικότητας από τύπο Β στο ακατέργαστο άμυλο, σε τύπο V στο κατεργασμένο με καυστικό νάτριο άμυλο αλλά και στο ενθυλακωμένο με β-καροτένιο. Σύμφωνα με τη μέθοδο φασματοσκοπίας (FTIR) επιβεβαιώθηκε η ενθυλάκωση του β-καροτενίου στα διάφορα δείγματα αμύλου, ενώ παρατηρήθηκαν σημαντικές ποσοστιαίες διαφορές όσον αφορά την ομοιότητα των παραγόμενων δειγμάτων. Από την φασματοφωτομετρία υπεριώδους-ορατού (UV-Vis), καταγράφηκαν τα ποσοστά ενθυλάκωσης του β-καροτενίου με το μεγαλύτερο ποσοστό να παρατηρείται στο επαναληπτικό δείγμα όπου κατά την παραγωγική διαδικασία εφαρμόζεται η τεχνική της ισχυροποίησης (annealing) και ακολουθεί ξήρανση σε φούρνο στους 40 ℃ για 6 ώρες. Το ποσοστό ανάκτησης που παρατηρήθηκε ήταν 42,53%. Επιπλέον, μέσω της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC) καταγράφηκε η μείωση της θερμοκρασίας ζελατινοποίησης στο επεξεργασμένο δείγμα (HMNP). Από τον υπολογισμό της ενεργότητας νερού (aw) των δειγμάτων διαπιστώθηκε ότι όλα εμφάνιζαν χαμηλές τιμές, δηλαδή μικρότερες από 0,6. Το δείγμα στο οποίο δεν εφαρμόστηκε θέρμανση στους 70 ℃ για 10 λεπτά (HMNPC) εμφάνιζε τιμή ενεργότητας 0,506 και ήταν εκείνο στο οποίο σημειώθηκε η υψηλότερη τιμή υγρασίας (32,32%). Οι συγκεκριμένες τεχνικές έδωσαν ικανοποιητικά αποτελέσματα, γεγονός που σημαίνει ότι πιθανότατα θα μπορούσαν να έχουν εφαρμογή στη Βιομηχανία Τροφίμων.

Starch is considered to be one of the most important polysaccharides. Its use in Food Industry is constantly increasing. In particular the use of resistant starch is rising because of its beneficial effect on human health. The main objectives of this study are the formation of resistant starch nanoparticles by the precipitation method, using sodium hydroxide (NaOH) and the incorporation of β-carotene in those particles. We studied the effect of drying method that followed the encapsulation phase of the substance and its duration, on the encapsulation of β-carotene. Dynamic Light Scattering (DLS) measurements confirmed the formation of nanoparticles as the size of the starch granules after the application of precipitation method was 298,93 nm. The X-ray diffraction (XRD) method demonstrated the crystallinity conversion of native starch from B-type to V-type. V-type was observed in treated sample with sodium hydroxide (NaOH) and encapsulated amylose inclusion complexes. According to Fourier Transform Infra-Red (FTIR) spectroscopy method, the encapsulation of β-carotene in starch samples was confirmed, while significant differences concerning the similarity of the samples were observed. The β-carotene recovery (%) from the different starch samples was recorded by UV-Vis spectrophotometry method. The highest recovery percentage was observed in the repeat sample where the annealing technique was applied during the production process followed by drying process at 40 ℃ for 6 hours. The recovery rate of β-carotene was 42,53%. Moreover, differential scanning calorimetry (DSC) recorded the reduction of gelatinization temperature in the treated sample (HMNP). According to the results of water activity (aw) all samples demonstrated low values, less than 0.6. The sample that heat treatment at 70 ℃ for 10 min was skipped (HMNPC), showed a water activity value of 0.506 and was the one with the highest humidity value (32.32%). The techniques that are mentioned above have produced satisfactory results, which means they could be possibly applied to Food Industry.