Παραλαβή πηκτινών από πορτοκάλια και αξιοποίηση τους για την παρασκευή εδώδιμων μεμβρανών

Abstract

Οι φλούδες από παραπροϊόντα πορτοκαλιού μπορούν να αποτελέσουν σημαντική πηγή πηκτίνης, συστατικού με ευρύ φάσμα εφαρμογών στη βιομηχανία τροφίμων με σημαντικά οικολογικά οφέλη. Στην παρούσα πτυχιακή εργασία μελετήθηκε η εφαρμογή εξαγωγής πηκτίνης από φλούδες πορτοκαλιού με μικροκύματα, υπερήχους και με συνδυασμό υπερήχων και μικροκυμάτων ως εναλλακτικές μέθοδοι εξαγωγής πηκτίνης που προσφέρουν ανώτερης ποιότητας προϊόν σε πολύ συντομότερο χρόνο από την κλασική μέθοδο παραλαβής πηκτίνης. Από τα προκαταρκτικά πειράματα, επιλέχθησαν 2 πηκτίνες: η μια παρελήφθη με μικροκύματα (Μ) και η άλλη από συνδυασμό υπερήχων και μικροκυμάτων (Η/Μ). Για αυτές τις πηκτίνες καθώς και για μια εμπορική πηκτίνη (Ε), μετρήθηκαν ο βαθμός εστεροποίησης% (DE%), το ζ-δυναμικό, η συμπεριφορά πηκτωματοποίησης τους ως πηκτίνες υψηλής και πηκτίνες χαμηλής μεθυλίωσης, το εσωτερικό ιξώδες, το μοριακό βάρος, η σταθερότητα γαλακτώματος και η επιφανειακή τάση. Έπειτα, παρασκευάστηκαν εδώδιμες μεμβράνες για κάθε μία από αυτές τις πηκτίνες σε έγχυμα δίκταμου ή γλυκάνισου. Οι μεμβράνες αναλύθηκαν ως προς το πάχος, το περιεχόμενο τους σε υγρασία, την εκτίμηση της διαπερατότητας τους σε υδρατμούς, μέτρηση χρώματος, μέτρηση μηχανικής αντοχής, θολερότητα, πυκνότητα, ολικό φαινολικό περιεχόμενο και αντιοξειδωτική δράση. Για να διερευνηθεί αν και κατά πόσο επηρεάζονται τα φαινολικά συστατικά και η αντιοξειδωτική ικανότητα από τη θερμική επεξεργασία, τα διαλύματα για την παραγωγή των μεμβρανών πριν την ξήρανση επίσης μελετήθηκαν ως προς αυτές τις δυο παραμέτρους. Στα διαλύματα πηκτίνης φαίνεται πως και τα τρία είδη πηκτίνης σχηματίζουν αραιά διαλύματα με Νευτώνεια συμπεριφορά με ελαφρώς μεγαλύτερο ιξώδες να έχει η εμπορική πηκτίνη. Η εμπορική επίσης κατέχει τη μεγαλύτερη τιμή δυναμικού ζ που τη καθιστά περισσότερο σταθερό πολυμερές και ακολουθεί η πηκτίνη με το συνδυασμό των μεθόδων (Η/Μ) και τέλος η πηκτίνη εκχυλισμένη με μικροκύματα (Μ). Στην ίδια κατάταξη ακολουθεί και η μέτρηση του μοριακού βάρους και της σταθερότητας γαλακτώματος. Για τα διαλύματα πηκτίνης σε έγχυμα δίκταμου και γλυκάνισου η εκτίμηση σε ολικό φαινολικό περιεχόμενο έδειξε πως τα διαλύματα με δίκταμο υπερτερούν. Και η μεμβράνη με γλυκάνισο και πηκτίνη από μικροκύματα (ΓΜ) και η μεμβράνη από δίκταμο και πηκτίνη από μικροκύματα (ΔΜ) είχαν τη μεγαλύτερη αντιοξειδωτική δράση. Σχετικά με τις εδώδιμές μεμβράνες, το πάχος, η υγρασία και η διαπερατότητα σε υδρατμούς φαίνεται να κυμάνθηκαν στα ίδια επίπεδα σε όλα τα δείγματα, μεγαλύτερη ελαστικότητα και μηχανική αντοχή παρουσίασαν και οι δύο μεμβράνες από εμπορική πηκτίνη, η θέρμανση δε φάνηκε να επηρεάζει τη περιεκτικότητα τους σε φαινολικά και αντιοξειδωτικά συστατικά. Επίσης, για το χρώμα όλες οι μεμβράνες απέκτησαν φωτεινό χρώμα και τείναν προς το κίτρινο χρώμα με τη μεμβράνη από εμπορική πηκτίνη με γλυκάνισο (ΓΕ) να είναι η πιο φωτεινή που τείνει προς το και εμφανίζει μεγάλη θολερότητα. Μεγάλη θολερότητα είχε επίσης και η μεμβράνη από εμπορική πηκτίνη με δίκταμο (ΔΕ).

Orange peels can be an important source of pectin, an ingredient with a wide range of applications in the food industry with significant ecological benefits. I the present thesis, studied the application of pectin extraction from orange peel by microwave, ultrasound and combined ultrasound and microwave as alternative methods of pectin extraction which offer superior quality product in much shorter time than the classic pectin extraction method. Among the preliminary trials, two types of pectin were chosen; a microwave extracted pectin and a pectin extracted after a combination of microwave and ultrasound methods. Parallelly, a commercial pectin solution was used and analyzed. The aforementioned solutions were prepared and the degree of esterification (DE%), z potential, gelling behavior, internal viscosity, molecular weight, emulsion stability and surface tension were measured. Subsequently, edible films for each pectin solution were prepared, in both dittany and anise infusion, and analyzed in terms of thickness, moisture content, vapor permeability estimation, color and mechanical strength measurement, transmittance and density. Moreover, phenolic and antioxidant measures also performed, in order to investigate if heat treatment affects their content. In pectin solutions it appears that all three types of pectin form dilute solutions with Newtonian behavior with slightly higher viscosity than commercial pectin. Commercial pectin has the highest potential z value which makes it a more stable polymer followed by pectin by the combination of methods and finally pectin extracted by microwave. In the same classification follows the measurement of molecular weight and emulsion stability. For pectin solutions in infusions of dittany and anise the method of analysis for phenolic components showed that solutions with dittany are superior in phenolic substances. Both the film with anise infusion and pectin from microwave assisted method and film with dittany infusion and pectin from microwave assisted method had the most antioxidants. For edible films, thickness, moisture and water vapor permeability appear to be at the same levels in all solutions, both commercial pectin films showed greater elasticity and mechanical strength, heating did not appear to affect their phenolic and antioxidant content.