Παρασκευή και μελέτη των θερμοφυσικών ιδιοτήτων πηγμάτων με βάση το ελαιόλαδο και μερική υποκατάσταση τους από φυτικούς κηρούς (oleogel)

Abstract

Στην παρούσα εργασία παρασκευάστηκαν ελαιοπηκτώματα από έξτρα παρθένο ελαιόλαδο και κηρούς φυτικής προέλευσης. Η σπουδαιότητα των στερεών λιπών στη βιομηχανία τροφίμων έχει ωθήσει τους ερευνητές να αναζητήσουν εναλλακτικούς τρόπους παραγωγής στερεάς φάσης από την υγρή με στόχο την παρασκευή προϊόντων με χαμηλή περιεκτικότητα κορεσμένων λιπαρών και απουσία trans λιπαρών οξέων. Η ελαιοπηκτωματοποίηση είναι η τεχνική η οποία έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας επειδή το υγρό έλαιο μετατρέπεται σε δομή πήγματος χωρίς μεταβολή των ιδιοτήτων του φυτικού ελαίου. Σήμερα τα ελαιοπηκτώματα (oleogel) μελετώνται για να προσδώσουν πιθανές εναλλακτικές χρήσεις στη βιομηχανία τροφίμων. Για τα ελαιοπηκτώματα οι φυτικοί κηροί που χρησιμοποιήθηκαν είναι ο καντελιλλικός κηρός (Candelilla wax), o καρναουβικός κηρός (Carnauba wax) και ο κηρός από πίτυρα ρυζιού (rice bran wax) και ως φυτικό έλαιο το έξτρα παρθένο ελαιόλαδο εξαιτίας της υψηλής διατροφικής του αξίας. Τα ελαιοπηκτώματα παρασκευάστηκαν σε συγκεντρώσεις κηρών σε ελαιόλαδο, 3, 7 και 10% w/w. Μελετήθηκαν τα μορφολογικά χαρακτηριστικά, η ικανότητα δέσμευσης του ελαίου, ο χαρακτήρας υφής, ο ιξωδοελαστικός χαρακτήρας, το μέτρο ιξώδους και τέλος η τήξη και κρυσταλλοποίηση των ελαιοπηκτωμάτων με χρήση θερμιδομετρίας. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση των ελαιοπηκτωμάτων ως προς τις ιδιότητες αυτές-με τα ελαιοπηκτώματα από καντελιλλικό κηρό να παρουσιάζουν τις μεγαλύτερες τιμές στην πλειονότητα των χαρακτηριστικών και η μορφολογία των κρυστάλλων των ελαιοπηκτωμάτων να καθορίζει τα περισσότερα από αυτά τα χαρακτηριστικά. To δεύτερο σκέλος της μελέτης αφορά την δημιουργία ελαιοπηκτωμάτων από έξτρα παρθένο ελαιόλαδο και κηρό εστέρων όπου παρασκευάστηκε εργαστηριακά από κετυλική αλκοόλη και ελαιόλαδο. Δεν κατάφεραν να δημιουργηθούν ελαιοπηκτώματα από τον κηρό με κετυλική αλκοόλη σε έξτρα παρθένο ελαιόλαδο σε συγκεντρώσεις 3, 7 και 10% αλλά και ούτε σε 15% και 20% που πειραματίστηκε στη συνέχεια. Έτσι για τη δημιουργία του κηρού αντί για κετυλική αλκοόλη(C16) χρησιμοποιήθηκε η βεχενική αλκοόλη(C22). Ο κηρός εστέρα παρασκευάστηκε μέσω αντίδρασης μετεστεροποίησης ελαιολάδου (τριγλυκερίδια) και βεχενικής αλκοόλης – ενζυμικά καταλυόμενη. Επίσης υπολογίστηκαν οι χημικές ιδιότητες του κηρού εστέρα(τριγλυκερίδια – behenyl alcohol): αριθμός ιωδίου, οξύτητα και αριθμός σαπωνοποίησης και συγκρίθηκαν με αυτές των φυτικών κηρών σύμφωνα με τη βιβλιογραφία. Ελαιοπηκτώματα από έξτρα παρθένο ελαιόλαδο και κηρό από βεχενική αλκοόλη και ελαιόλαδο κατάφεραν να σχηματιστούν μόνο σε συγκεντρώσεις 15 και 20%. Στη συνέχεια μελετήθηκαν τα χαρακτηριστικά των ελαιοπηκτωμάτων αυτών όπως και στο πρώτο σκέλος με τα ελαιοπηκτώματα των εμπορικών φυτικών κηρών. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση των χαρακτηριστικών των ελαιοπηκτωμάτων σε συγκεντρώσεις 15 και 20%. Στη συνέχεια συγκρίθηκαν τα χαρακτηριστικά των ελαιοπηκτωμάτων με κηρό εστέρα και των ελαιοπηκτωμάτων των φυτικών κηρών. Τα αποτελέσματα ήταν ότι σε κανένα από τα χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν δεν παρουσιάστηκαν κοινά σημεία αναφοράς μεταξύ των ελαιοπηκτωμάτων με τους εμπορικούς κηρούς και των ελαιοπηκτωμάτων με τον κηρό εστέρα από βεχενική αλκοόλη καθώς βρέθηκε ότι τα δεύτερα δημιουργούν ασθενή και ασταθή ελαιοπηκτώματα.

Λέξεις κλειδιά: ελαιοπηκτώματα, φυτικοί κηροί, κηροί εστέρων, έξτρα παρθένο ελαιόλαδο, μορφολογικά χαρακτηριστικά, ικανότητα δέσμευσης ελαίου, ρεολογικά χαρακτηριστικά

In the current thesis, oleogels of extra virgin olive oil and waxes of vegetable origin were prepared. The importance of solid fats in the food industry has motivated researchers to look for an alternative way of producing solid-phase liquids for the purpose of producing low saturated fat products with absence of trans fatty acids. Oleogelation is a technique that has aroused the interest of the scientific community because liquid oil is converted into gel structure without altering the properties of the vegetable oil. Today, oleogels are being studied to give potential alternative uses to the food industry. For oleogels, the waxes used are Candelilla wax, Carnauba wax and rice bran wax and as vegetable oil the extra virgin olive oil because of its high nutritional value. The oleogels were prepared at wax concentrations in 3%, 7% and 10% w/w olive oil. The morphological characteristics, oil binding capacity, texture characteristics, viscoelasticity, viscosity and thermal properties of the oleogels were also studied. Oleogels were compared for these properties - with candelilla wax oleogels presenting the best values in most of the characteristics and the morphology of oleogels microcrystals determining most of these characteristics. The second part of the study concerns the creation of oleogel from extra virgin olive oil and wax esters that were prepared laboratory from cetyl alcohol and olive oil. No oleogels were produced from cetyl alcohol and extra virgin olive oil at concentrations of 3, 7 and 10% nor in 15% and 20% subsequently experimented. Thus, for the creation of wax ester instead of cetyl alcohol (C16), behenyl alcohol (C22) was used. Wax ester was prepared by transesterification reaction of olive oil (triglycerides) and behenyl alcohol - enzymatically catalyzed with Novozyme 435. Chemical properties of wax ester (triglycerides - behenyl alcohol) were also calculated: iodine number, acidity and saponification number and compared with those of commercial plant waxes according to the literature. Oleogels from extra virgin olive oil and wax from behenyl alcohol and olive oil were formed only at concentrations of 15 and 20%. The characteristics of these oleogels were then studied as in the first part with oleogels from commercial vegetable waxes. Comparison of the characteristics of the oleogels at concentrations of 15 and 20% was performed. The characteristics of oleogels from wax ester and vegetable waxes were then compared. The results were that none of the characteristics showed commonalities between oleogels from commercial waxes and oleogels from wax ester of behenyl alcohol as the latter were found to produce weak and unstable oleogels. Key words: oleogels, plant waxes, wax esters, extra virgin olive oil, morphological characteristics, oil binding ability, rheological characteristics