Πτυχιακη ΚΙΤΟΥ ΑΝΝΑ

ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΚΑΙ
ΔΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ
ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΜΕΛΕΤΗ
ΑΝΝΑ ΚΙΤΟΥ
Α.Μ. 16718
2015
ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΞΗΡΑΝΣΗΣ ΣΤΑ ΦΑΙΝΟΛΙΚΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ
ΕΚΧΥΛΙΣΜΑΤΩΝ ΤΣΑΓΙΟΥ ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΒΙΟΠΟΛΥΜΕΡΩΝ

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΞΗΡΑΝΣΗΣ ΣΤΑ ΦΑΙΝΟΛΙΚΑΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΕΚΧΥΛΙΣΜΑΤΩΝ ΤΣΑΓΙΟΥΠΑΡΟΥΣΙΑ
ΒΙΟΠΟΛΥΜΕΡΩΝ
1
ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΚΑΙ
ΔΙΑΤΡΟΦΗΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ
ΚΙΤΟΥ ΑΝΝΑ
Α.Μ. 16718
ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΜΕΛΕΤΗ
ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΞΗΡΑΝΣΗΣ ΣΤΑ ΦΑΙΝΟΛΙΚΑ
ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΕΚΧΥΛΙΣΜΑΤΩΝ ΤΣΑΓΙΟΥ ΠΑΡΟΥΣΙΑ
ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ:
Ευαγγελίου Βασιλική, Επ. Καθηγήτρια
Μαντάλα Ιωάννα, Επ. Καθηγήτρια
Μαλλούχος Αθανάσιος, Λέκτορας
ΑΘΗΝΑ, 2015

2
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΣΕΛ.
ΠΕΡΙΛΗΨΗ…………………………………………………………………...............5
ABSTRACT…………………………………………………………………………...6
ΜΕΡΟΣ 1
1 ΒΙΟΠΟΛΥΜΕΡΗ……………………………………………………….…………. 7
1.1 ΠΟΛΥΜΕΡΗ………………………….................................................................. 7
1.2 ΒΙΟΠΟΛΥΜΕΡΗ Η΄ΒΙΟΚΟΛΛΟΕΙΔΗ………………………………………… 8
1.2.1 ΠΗΚΤΕΣ…………………………………………………………...……........... 9
1.2.2 ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ………………………………………………….…........... 12
1.2.2.1 ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ……………………………………............ 13
1.2.2.3 ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ…………………………………………...………….. 13
1.2.2.4 ΤΥΠΟΙ ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΩΝ…………………………………..……….... 15
1.3 ΕΠΙΜΕΡΟΥΣ ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ…………………………………….......... 16
1.3.1 ΠΗΚΤΙΝΗ: ΠΑΡΟΥΣΙΑ - ΠΑΡΑΛΑΒΗ………………………….……........ 16
1.3.1.1 ΔΟΜΗ……………………………………………………………………..... 16
1.3.1.2 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΗΚΤΩΝ .……………………………………......………. 19
1.3.1.3 HM-πηκτίνη………………………………………………………...………. 19
1.3.1.4 LM-πηκτίνη ………………………………………………………............... 20
1.3.1.5 ΧΡΗΣΕΙΣ…………………………………………………………...………. 20
1.3.2 ΖΕΛΛΑΝΗ (GELLAN GUM): ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ- ΔΟΜΗ…………………… ..21
1.3.2.1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΖΕΛΛΑΝΗΣ……………………………………….. ..21
1.3.2.2 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΖΕΛΛΑΝΗΣ………………………………..………………... 23
1.3.2.3 ΧΡΗΣΕΙΣ ΖΕΛΛΑΝΗΣ ΣΕ ΤΡΟΦΙΜΑ…………………...………………. 25
1.4 ΕΔΩΔΙΜΕΣ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ…………………………………...………………. 26
1.4.1 ΣΥΣΤΑΣΗ…………………………………………………...……………….. 27
1.4.2 ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ………………………………...………………. 28
1.4.3 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ…………………………………………………..……………… 28
1.4.3.1 ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ………………………………..……………… 28
1.4.3.2 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΦΡΑΓΜΟΥ…………………………………..……………… 29
2 ΤΣΑΙ………………………...…………………………………………………….. 31
2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ…………………..…………………………………………………. 31
2.1.1 ΠΡΑΣΙΝΟ ΤΣΑΙ…………………...…………………………………………. 32
2.2 ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ…………………..……………………………………… 32
2.3 ΠΟΛΥΦΑΙΝΟΛΕΣ ΣΤΟ ΠΡΑΣΙΝΟ ΤΣΑΙ…………………………..………... 35
2.4 ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΠΟΛΥΦΑΙΝΟΛΩΝ…………………………… 36
3 ΦΑΙΝΟΛΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ………………………………………………….……. 37
3.1 ΓΕΝΙΚΑ…………………………………………………………………..……. 37
3.2 ΚΥΡΙΕΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ…………………………………………………………42
3.2.1 ΑΠΛΕΣ ΦΑΙΝΟΛΕΣ…………………………………………………………..42
3.2.2 ΦΑΙΝΟΛΙΚΑ ΟΞΕΑ……………………………………..................................43
3.2.3 ΠΟΛΥΦΑΙΝΟΛΕΣ…………………………………………………………….44
3.2.3.1 ΦΛΑΒΟΝΟΕΙΔΗ.............................................................................................44
3.2.3.2 ΚΟΥΜΑΡΙΝΕΣ………………………………………………………………46
3.2.3.3ΛΙΓΝΑΝΕΣ…………………………………………………………………...47
3.2.3.4 ΛΙΓΝΙΝΗ…………………………………………………………………….47
3.2.3.5 ΣΤΙΛΒΕΝΙΑ - ΞΑΝΘΟΝΕΣ – ΒΕΝΖΟΦΑΙΝΟΝΕΣ………………………..47
3.2.3.6 ΚΙΝΟΝΕΣ………………………………………………………………..…..48

3
3.2.3.7 ΤΑΝΝΙΝΕΣ…………………………………………………………………..48
3.3 ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΔΡΑΣΗ……………………………………..……………..49
4 ΞΗΡΑΝΣΗ…………………………………………………………………………50
4.1 ΓΕΝΙΚΑ………………………………………………………………………….50
4.2 ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΥΛΙΚΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΞΗΡΑΝΣΗ………………………….52
4.3 ΜΕΘΟΔΟΙ ΞΗΡΑΝΣΗΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ………………………………………….52
4.3.1 ΞΗΡΑΝΤΗΡΕΣ ΘΕΡΜΟΥ ΑΕΡΑ…………………………..............................53
4.3.2 ΞΗΡΑΝΣΗ ΔΙΑ ΕΠΑΦΗΣ ΜΕ ΘΕΡΜΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ………………………53
4.3.3 ΛΥΟΦΙΛΙΩΣΗ…………………………………………………………………53
4.3.3.1 ΣΤΑΔΙΑ ΛΥΟΦΙΛΙΩΣΗΣ…………………………………………………...54
4.3.3.2 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΛΥΟΦΙΛΙΩΣΗΣ…………………………………….56
4.4 ΑΛΛΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΞΗΡΑΝΣΗΣ…………………………….............................57
5 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΦΑΙΝΟΛΙΚΟΥ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟΥ……………………..…..57
5.1 ΧΡΩΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ…………………………………………….58
5.2 ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΝΑΛΥΣΗΣ FOLIN-DENIS ΚΑΙ FOLIN-CIOCALTEU…….…..58
6 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΦΑΙΝΟΛΙΚΩΝ
ΕΝΩΣΕΩΝ…………………………………………………………………………...58
6.1 Η ΜΕΘΟΔΟΣ DPPH…………………………………………………………….59
ΜΕΡΟΣ 2
1.ΣΚΟΠΟΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ………………………………………………..….61
2.ΥΛΙΚΑ - ΟΡΓΑΝΑ – ΣΚΕΥΗ………………………………………………….…61
2.1 ΥΛΙΚΑ………………………………………………………………………..….61
2.2 ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΚΕΥΗ………………………………………………………….61
3. ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ…………………………………………………62
3.1 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ…………………………………………………..62
3.2 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΟΛΙΚΟΥ ΦΑΙΝΟΛΙΚΟΥ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟΥ……………63
3.3 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ……………………63
3.4 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΦΙΛΜ ΦΟΥΡΝΟΥ…….......64
4 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ & ΣΥΖΗΤΗΣΗ....……………………………………………64
5 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ..................................................................................................69
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ……....……………………………………………………………70

4

5
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Στην παρούσα πτυχιακή εργασία μελετήθηκαν η δημιουργία
εδώδιμων μεμβρανών από ζελλάνη και πηκτίνη. Για τους
σκοπούς του πειράματος παρασκευαστήκαν αρχικά
εκχυλίσματα τσαγιού. Μετά την παρασκευή των
εκχυλισμάτων τσαγιού φτιάχτηκε μια σειρά διαλυμάτων με
συγκεντρώσεις 0,25%, 0,5%,0,75%, 1% ζελλάνης καθώς και
διαλύματα με ανάμιξη 0,5% ζελλάνη – 0,5% πηκτίνη. Οι
μεμβράνες δημιουργήθηκαν κατόπιν ξήρανσης με φούρνο ή με
λυοφιλίωση. Στη συνέχεια υπολογίστηκε το φαινολικό τους
περιεχόμενο, η αντιοξειδωτική τους ικανότητα , το βάρος, το
πάχος και η διαπερατότητά τους σε νερό. Πιο συγκεκριμένα τα
εκχυλίσματα τσαγιού της παρούσας μελέτης που υπέστησαν
ξήρανση με λυοφιλίωση παρουσίασαν μικρότερο βάρος,
μεγαλύτερο φαινολικό περιεχόμενο και μεγαλύτερη
αντιοξειδωτική ικανότητα σε σύγκριση με τα εκχυλίσματα
τσαγιού που υπέστησαν ξήρανση σε φούρνο. Οι μεμβράνες με
την μεγαλύτερη συγκέντρωση ζελλάνης παρουσίασαν το
μεγαλύτερο βάρος και πάχος, ενώ η παρουσία της πηκτίνης
επηρέασε το πάχος αλλά όχι το βάρος των μεμβρανών. Στα
δείγματα με αυξανόμενη συγκέντρωση ζελλάνης το φαινολικο
περιεχόμενο παρουσίασε πτωτική τάση. Ταυτόχρονα,
παρουσίασαν αύξηση της αντιοξειδωτικής τους ικανότητας.
Την ίδια συμπεριφορά παρουσίασαν και τα δείγματα που
προήλθαν από ανάμιξη ζελλάνης – πηκτίνης δίνοντας το
χαμηλότερο ποσοστό φαινολικών συστατικών και την
υψηλότερη αντιοξειδωτική ικανότητα.

6
ABSTRACT
The present thesis studied the creation of edible films from
gellan and pectin. For the purpose of the experiment tea
infusions were prepared. Following their preparation gellan
and pectin were added in order to produce solutions, with
gellan concentrations of 0.25%, 0.5%, 0.75% and 1% as well
as a solution of 0.5% gellan - 0.5% pectin. Films were created
by oven or freeze drying. The parameters determined were the
total phenolic content, the antioxidant capacity, the weight,
the thickness and the water permeability. According to our
findings, the freeze dried films showed lower weight, higher
phenolic content and higher antioxidant capacity than the oven
fried ones. The films with the highest concentration of gellan
showed the highest weight and thickness, while the presence
of pectin affected the thickness, but not the weight of the
films. The gellan films showed a tendency for decrease in the
phenolic content as the concentration of gellan increased. At
the same time, the antioxidant capacity was. The samples
obtained by mixing gellan – pectin exhibited the same
behavior giving the lowest phenolic content and highest
antioxidant capacity.

7
ΜΕΡΟΣ 1 ΥΛΙΚΑ
1 ΒΙΟΠΟΛΥΜΕΡΗ
1.1 ΠΟΛΥΜΕΡΗ
Πολυμερή είναι μόρια με υψηλό μοριακό βάρος, τα οποία
αποτελούνται από πολλές επαναλαμβανόμενες μονάδες, που
ονομάζονται μονομερή. Ένα γραμμικό ομοπολυμερές περιέχει μόνο
ένα είδος επαναλαμβανόμενω ν μονάδων, με την κάθε μονάδα να
συνδέεται με ομοιοπολικό δεσμό με δύο άλλες μονάδες, με εξαίρεση τις
δύο τελικές μονάδες της πολυμερικής αλυσίδας. Πολυμερή τα οποία
αποτελούνται από δυο διαφορετικά είδη μονομερών ονομάζονται
συμπολυμερή, ενώ αυτά που αποτελούνται από τρία διαφορετικά είδη
μονομερών ονομάζονται τριαδρομερή.
Όταν τα διαφορετικά είδη επαναλαμβανόμενων μονάδων εντοπίζονται
σε διακριτές συστάδες (blocks) κατά μήκος της πολυμερικής αλυσίδας
το συμπολυμερές ή το τριαδρομερές ονομάζεται δισυσταδικό
συμπολυμερές (diblock copolymer) ή κατά συστάδες τριαδρομερές
(block terpolymer), αντίστοιχα. Στην περίπτωση όπου οι
δομικές μονάδες του πολυμερούς είναι τυχαία κατανεμημένες κατά
μήκος της αλυσίδας, το πολυμερές λέγεται τυχαίο ή στατιστικό
(random ή statistical).
Τα υδατοδιαλυτά πολυμερή είναι οργανικές ενώσεις που έχουν
τη δυνατότητα να διαλύονται σε οποιοδήποτε υδατικό μέσο και
επομένως να τροποποιούν τις φυσικές ιδιότητες των υδατικών
συστημάτων, που βρίσκονται σε μορφή πηκτώματος ή γαλακτώματος.
Τα υδατοδιαλυτά πολυμερή σχηματίζονται συνήθως από
επαναλαμβανόμενες συστάδες υδατοδιαλυτών μονομερών, οι οποίες
βρίσκονται είτε σαν υποκαταστάτες στην κεντρική πολυμερική
αλυσίδα, είτε είναι ενσωματωμένες κατά μήκος αυτής. Οι υδρόφιλες
ομάδες μπορούν να είναι μη ιονικές, ανιονικές, κατιονικές ή
επαμφοτερίζουσες. Οι βασικές χρήσεις των υδατοδιαλυτών πολυμερών
είναι η πάχυνση, η ζελατινοποίηση και η σταθεροποίηση αιωρημάτων.
Εντούτοις μπορούν να εκτελέσουν οποιεσδήποτε από τις ακόλουθες
λειτουργίες:
 Σύνθεση στερεού-στερεού
 Πήξη
 Διασκόρπιση, διαύγαση, σταθεροποίηση αιωρημάτων
 Διαμόρφωση φιλμ
 Σχηματισμός κροκιδωμάτων
 Λίπανση και μείωση τριβής
 Τροποποίηση και έλεγχος ρεολογικών ιδιοτήτων

8
 Συγκράτηση υγρασίας
Τα υδατοδιαλυτά πολυμερή ταξινομούνται σε τρεις κύριες κατηγορίες
ανάλογα με τον τρόπο παρασκευής τους:
 Φυσικά πολυμερή
 Χημικώς τροποποιημένα φυσικά πολυμερή
 Συνθετικά πολυμερή
1.2 ΒΙΟΠΟΛΥΜΕΡΗ Η ΒΙΟΚΟΛΛΟΕΙΔΗ
Στη φύση υπάρχουν φυσικά υδατοδιαλυτά πολυμερή η βιοπολυμερή τα
οποία ονομάζονται και βιοκολλοειδή. Βρίσκονται σε ζώα και φυτά και
είναι ουσιώδη για την λειτουργία τους.
Οι πρωτεΐνες σχηματίζουν μια ποικιλία από πολυμερή στα οποία τα
αμινοξέα παίζουν τον ρόλο των μονομερών. Οι δεσμοί μεταξύ των
μονομερών σχηματίζονται από συμπύκνωση της αμινομάδας ενός
αμινοξέος και της καρβοξυλομάδας του γειτονικού αμινοξέος με
σχηματισμό ενός συνδετικού αμιδικού δεσμού. Τα πολυμερή αυτού του
είδους ονομάζονται πολυπεπτίδια και στο σχηματισμό των πρωτεϊνών
συμμετέχουν περίπου 23 αμινοξέα.
Τα άτομα των πρωτεϊνών εκτός των χημικών δεσμών συνδέονται
μεταξύ τους και με δεσμούς υδρογόνου. Δεσμοί υδρογόνου
σχηματίζονται ανάμεσα σε ένα υδρογόνο ενωμένο σε άτομα άνθρακα
και ένα άτομο αζώτου τρεις θέσεις μακριά από το άτομο του άνθρακα.
Ο δεσμός αυτός χαρακτηρίζεται ως ενδομοριακός και το πολυπεπτιδικό
μόριο χαρακτηρίζεται ότι έχει μια άλφα έλικα. Τέτοιοι τύποι μορίων
είναι συνηθισμένοι στις στερεές πρωτεΐνες. Στην περίπτωση που ο
δεσμός σχηματιστεί ανάμεσα σε ένα άτομο υδρογόνου που ενώνεται σε
άζωτο με ένα άτομο οξυγόνου ενωμένο σε ένα άτομο άνθρακα σε μια
γειτονική πολυπεπτιδική αλυσίδα ο δεσμός υδρογόνου χαρακτηρίζεται
ότι είναι μεταξύ μορίων και το πολυπεπτιδικό μόριο έχει μια μορφή β -
έλικας.
Όταν τα πολυπεπτίδια βρίσκονται σε διάλυμα υποτίθεται ότι τα μόρια
τους βρίσκονται σε τυχαίες διαμορφώσεις. Στην περίπτωση αυτή δεν
έχουμε σχηματισμό δεσμών υδρογόνου.
Μια άλλη τάξη βιοπολυμερών είναι τα νουκλεϊνικά οξέα. Δυο τύποι
των οξέων αυτών βρίσκονται σε όλα τα ζώα και τα φυτά και είναι το :
 Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) και υπάρχει σε όλους τους
πυρήνες των κυττάρων των ζώων Κι των φυτών. Το DNA έχει
πέντε αζωτούχες βάσεις την αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη και
θυμίνη, και την 5-μεθυλο-κυτοσινη. Περιέχει επίσης δεοξυριβόζη
που αποτελεί την βάση του ονόματος του.
 Το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) που υπάρχει στο κυτταρόπλασμα
και τους πυρήνες των κυττάρων. Το μόριο του RNA περιέχει τις
τέσσερις βάσεις αδενίνη, θυμίνη, γουανίνη και ουρακίλη. Το

9
σάκχαρο είναι η ριβόζη που δίνει το όνομα της στο νουκλεϊνικό
οξύ.
Μια άλλη σπουδαία τάξη φυσικών πολυμερών είναι οι
πολυσακχαρίτες οι οποίοι προέρχονται από συνένωση με συμπύκνωση
απλών σακχάρων η μονοσακχάρων.
Στους πολυσακχαρίτες οι δεσμοί σχηματίζονται ανάμεσα σε δυο μόρια
σακχάρου με απόσπαση ενός μορίου ύδατος και ο δεσμός που
ονομάζεται γλυκοσιδικός.
Οι πρωτεΐνες και οι πολυσακχαρίτες μοιράζονται κάποιες πολύ
χρήσιμες ιδιότητες όπως την ενυδάτωση και την ικανότητα
συγκράτησης νερού, το ιξώδες, την πήξη, την ικανότητα να δρουν ως
γαλακτωματοποιητές η αφροϊστικοί παράγοντες. Οι παραπάνω
ιδιότητες αξιοποιούνται σε μεγάλο βαθμό στην βιομηχανία των
τροφίμων. Τα βιοπολυμερή βρίσκουν εφαρμογή σε διάφορους κλάδους
της βιομηχανίας όπως φαίνεται και στον πίνακα 1.1.
ΠΙΝΑΚΑΣ 1.1 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΒΙΟΠΟΛΥΜΕΡΩΝ
ΒΙΟΠΟΛΥΜΕΡΗ
ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΠΕΔΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ
ΠΟΛΥΝΟΥΚΛΕΟΤΙΔΙΑ ΣΥΝΘΕΣΗ ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ
ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ/ΠΕΠΤΙΔΙΑ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ – ΦΑΡΜΑΚΑ
ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ
Βιομηχανία Τροφίμων
Βιομηχανία Χαρτιού
Φάρμακα
Επεξεργασία Νερού
1.2.1 ΠΗΚΤΕΣ
Η πιο σημαντική ιδιότητα των βιοπολυμερών είναι η ικανότητά τους
να σχηματίζουν πηκτές. Οι πηκτές αποτελούνται από ένα συνεχές
τρισδιάστατο δίκτυο από βιολογικά μακρομόρια τα οποία είναι
διεσπαρμένα σε ένα υγρό διασποράς , συνήθως το νερό. Είναι ημι-
υγρές ημι-στερεές κολλοειδείς μορφές στις οποίες στερεά σωματίδια
ενώνονται μεταξύ τους και φέρουν εγκλωβισμένα σταγονίδια υγρών τα
οποία βρίσκονται διεσπαρμένα στους κενούς χώρους μεταξύ των
στερεών σωματιδίων . Το δίκτυο δημιουργείται από διασταυρώσεις των
αλυσίδων του βιοπολυμερούς. Παρατηρείται ότι ενώ όλα τα
βιοπολυμερή μπορούν να προσδώσουν αύξηση του ιξώδους σε υδατικά
διαλύματα, δεν μπορούν όλα να σχηματίσουν πηκτές. Επίσης υπάρχουν
και περιπτώσεις βιοπολυμερών που δρουν συνεργιστικά και
σχηματίζουν πηκτές.
Γενικότερα, τα διάφορα είδη βιοπολυμερών παρουσιάζουν διαφορές
στον τρόπο που θα επιτευχθεί η πήξη καθώς και στην ποιότητα, τη
σταθερότητα και τις οργανοληπτικές ιδιότητες της προκύπτουσας
πηκτής. Ο σχηματισμός ενός δικτύου πηκτής από την κατάσταση του

10
διαλύματος συνήθως προκαλείται από κάποια αλλαγή π.χ. στο pH ,τη
θερμοκρασία, την ιονική ισχύ.
Οι πηκτές διαιρούνται σε δυο βασικά είδη.
 Χημικές πηκτές : Οι αλυσίδες διασταυρώνονται σε ένα σημείο
(point junction ) ή μέσω ομοιοπολικών δεσμών μεταξύ
συγκεκριμένων ατόμων της αλυσίδας. Οι προκύπτοντες δεσμοί
είναι μόνιμοι και συνεπώς οι πηκτές δεν λιώνουν με τη
θέρμανση.
 Φυσικές πηκτές : Αυτές αποτελούνται από εκτεταμένες ζώνες
διασταύρωσης (junction zones) μεταξύ τμημάτων των αλυσίδων
και σταθεροποιούνται από μη ομοιοπολικούς δεσμούς π.χ.
δεσμούς υδρογόνου, δυνάμεις Wan der Waals, υδρόφοβες
δυνάμεις .
Ο σχηματισμός της πηκτής είναι μια διαδικασία μετάβασης από την
αταξία (διάλυμα) προς την τάξη (πηκτή) και βάσει των νόμων της
θερμοδυναμικής και πιο συγκεκριμένα του:
ΔG=ΔH-TΔS
Για να γίνει η συγκεκριμένη μετάβαση, η ΔG πρέπει να έχει αρνητική
τιμή. Στην περίπτωση άτακτων εύκαμπτων αλυσίδων, η εντροπία ευνοεί
την κατάσταση του διαλύματος. Σημαντική συμβολή στην εντροπία
έχουν και οι ηλεκτροστατικές απώσεις μεταξύ των αλυσίδων καθώς
επίσης και κάποιες δομικές ανωμαλίες και διακλαδώσεις. Η ενθαλπία
ευνοεί τη διαμοριακή σύζευξη (δηλαδή ευνοεί τη δημιουργία δεσμών
και άρα πηκτής). Η παρουσία συγκεκριμένων αλληλεπιδράσεων ό πως η
ικανότητα δημιουργίας μη ομοιοπολικών δεσμών (π.χ. δεσμοί
υδρογόνου και υδροφοβικοί δεσμοί) μεταξύ των αλυσίδων ,οι
ηλεκτροστατικές έλξεις, οι αλληλεπιδράσεις με το νερό αλλά και η
δυσκαμψία της αλυσίδας και η δυνατότητα καλού πακεταρίσματος των
αλυσίδων δρουν προς την κατεύθυνση της τάξης. Η ισορροπία ανάμεσα
σε αυτές τις δυο αντίθετες κατευθύνσεις επηρεάζεται από αλλαγές στη
θερμοκρασία. Τυπικά η αλλαγή στη θερμοκρασία οδηγεί στην αλλαγή
της διαμόρφωσης του βιοπολυμερούς δηλαδή προκαλεί την διαδικασία
συνένωσης του βιοπολυμερούς και αν η συγκέντρωση είναι αρκετά
υψηλή μπορεί να λάβει χώρα η πήξη. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται,
επέρχεται η αταξία του βιοπολυμερούς, με επακόλουθο τον σχηματισμό
δικτύου που απορρέει από ένα περίπλοκο σύνολο νέων μοριακώ ν
αλληλεπιδράσεων. Η πήξη επέρχεται είτε με θέρμανση είτε με ψύξη.
Επίσης μπορεί να είναι αντιστρεπτή (δηλαδή η πηκτή να λιώνει με
θέρμανση) ή μη αντιστρεπτή. Υπάρχουν περιπτώσεις όπου η πήξη δεν
επέρχεται με αλλαγή θερμοκρασίας αλλά μπορεί να προκληθεί από
αλλαγή του PH, ή από την προσθήκη αλάτων, αλκοόλης ή ενζύμων
δρώντας με τον ίδιο τρόπο όπως η αλλαγή θερμοκρασίας.
Οι πηκτές των βιοπολυμερών ανήκουν στην κατηγορία των φυσικών
πηκτών που, όπως προαναφέρθηκε, σταθεροποιούνται από
δευτερεύοντες, ατομικά πολύ ασθενείς δεσμούς, οι οποίοι προκειμένου
να μπορέσει να υπερνικηθεί το εντροπικό πλεονέκτημα προς την
αταξία, πρέπει να δράσουν συνεργιστικά ( π.χ. στην περίπτωση των

11
πολυσακχαριτώ ν, σε μια ευρεία περιοχή που πρέπει να περιλαμβάνει
τουλάχιστον 15-25 μονοσακχαρίτες σε κάθε συμμετέχουσα αλυσίδα ).
Για τη δημιουργία ενός εκτεταμένου και ενυδατωμένου δικτύου, και
όχι ενός στερεού ιζήματος, απαιτείται να υπάρχουν κάποιες περιοχές
αταξίας μέσα στην πηκτή. Αυτό επιτυγχάνεται με διάφορους τρόπους
όπως η ταυτόχρονη ύπαρξη περιοχών με ή χωρίς υποκαταστάτες (π.χ.
γαλακτομανάνες) ή η παρουσία ενός σακχάρου που δεν ταιριάζει στην
υδατανθρακική αλυσίδα (π.χ. ραμνόζη στις πηκτίνες). Παρόλο που οι
περιοδικές ακολουθίες μιας αλυσίδας ευνοούν την υιοθέτηση
διαμόρφωσης με τάξη, η ύπαρξη των ανωμαλιών αναγκάζει την αλυσίδα
να συνδυαστεί με περισσότερες αλυσίδες. Ταυτόχρον α καθορίζει την
πυκνότητα και τη διανομή των διασταυρώσεων άρα και τη μορφή της
πηκτής όσον αφορά την ενυδάτωση και το μέγεθος των πόρων.
Ο συντελεστής μετατροπής p είναι το κλάσμα των δεσμών που έχουν
σχηματισθεί μεταξύ των μονομερών του συστήματος δηλαδή η
αναλογία του πραγματικού αριθμού δεσμών τη δεδομένη χρονική
στιγμή προς το μέγιστο δυνατό αριθμό δεσμών. Για p=0, κανένας
δεσμός δεν έχει σχηματιστεί. Αν p=1, όλοι οι πιθανοί δεσμοί έχουν
δημιουργηθεί και ένα άπειρο δίκτυο έχει δημιουργηθεί. Υπάρχει γενικά
μια απότομη αλλαγή φάσης για ένα ενδιάμεσο κρίσιμο ποσοστό p=pc
(σημείο πήξης), όπου ένα άπειρο δίκτυο αρχίζει να εμφανίζεται : μια
πηκτή για p>pc και ένα κολλοειδές (sol) για p<pc .
Η θεωρία σχηματισμού πηκτής που αναπτύχθηκε στο έργο του Flory
και Stockmayer. Σύμφωνα με τη θεωρία του Flory-Stockmayer, για ένα
πολυμερές που έχει f πιθανές θέσεις σύνδεσης (λειτουργικότητες) ανά
αλυσίδα υπάρχει μια κρίσιμη ποσότητα αυτών, αc, που πρέπει να
αντιδράσουν, πριν να δημιουργηθεί το τρισδιάστατο δίκτυο.
αc=1/(f-1)
Για τιμές του α μικρότερες από αc, μόνο συσσωματώματα
περιορισμένου μεγέθους μπορούν να προκύψουν. Μόλις το α φτάσει
την τιμή αc ,το οποίο συμβαίνει μετά από ένα συγκεκριμένο χρονικό
διάστημα tg (χρόνος ζελοποίησης), ένα μόριο με αυξημένο μέγεθος
συγκριτικά με τα υπόλοιπα γίνεται ¨gel fraction¨.
Στο σημείο αυτό (σημείο πήξης) το ιξώδες και το αναλογικό μέσο
μοριακό βάρος τείνουν στο άπειρο.
Καθώς ο βαθμός διασταύρωσης των αλυσίδων αυξάνεται, η ισχύς της
πηκτής αυξάνεται απότομα μέχρι ενός σημείου όπου υπάρχει ισορροπία
μεταξύ της δημιουργίας και του σπασίματος του δεσμού. Ταυτόχρονα,
σημαντικό ρόλο στην πήξη για ένα δεδομένο χρόνο t ( t>tg ) παίζει και
ένας δεύτερος παράγοντας αυτός της συγκέντρωσης. Δεν μπορεί να
υπάρξει πήξη για συγκεντρώσεις μικρότερες της co ( κρίσιμη
συγκέντρωση πήξης). Σε πολλά βιοπολυμερή άλλοι κρίσιμοι για την
πήξη παράγοντες είναι το pH και η παρουσία αλάτων ή άλλων
συνδιαλυτών ( π.χ. σάκχαρα ).

12
ΕΙΚΟΝΑ 1.6. ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΗΞΗ ΕΙΝΑΙ (Α) Ο
ΧΡΟΝΟΣ ΚΑΙ (Β) Η ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ
1.2.2 ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ
Από τα βιοπολυμερή τα οποία αναφέραμε θα μας απασχολήσουν αυτά
που ανήκουν στα υδατρανθρακικά πολυμερή. Οι υδατάνθρακες είναι οι
πλέον ευρέως διαδεδομένες και σε αφθονία οργανικές ενώσεις στη Γη.
Κατέχουν κεντρικό ρόλο στο μεταβολισμό των ζώων και των φυτών.
Και άλλες σημαντικές λειτουργιές στα τρόφιμα επιτελούνται από τους
υδατάνθρακες. Δρουν για παράδειγμα ως γλυκαντικές ύλες ως μέσα
σχηματισμού πηκτών, πολτών ή ως πυκνωτικά, ως σταθεροποιητές και
αποτελούν επίσης πρόδρομες ενώσεις για αρωματικές ή χρωστικές
ουσίες ιδιαίτερα σε θερμικές διεργασίες.
Από χημικής άποψης ως σάκχαρα ή υδατάνθρακες θεωρούνται οι
ουσίες που είναι πολυϋδροξυλιωμένα παράγωγα των αλδευδών ή των
κετονών, όπως επίσης κι πολυμερή που με υδρόλυση απελευθερώνουν
τέτοια παράγωγα. Ο εμπειρικός τύπος είναι (CH2O)ν, ενώ μερικά από
αυτά περιέχουν στο μόρια τους άζωτο, φώσφορο ή θειο, (Διαμαντίδ ης,
2007). Υπάρχουν όμως υδατάνθρακες που δεν ανταποκρίνονται στον
τύπο αυτό καθώς και ενώσεις που δεν έχουν τα χαρακτηριστικά
υδατανθράκων όπως π.χ. το οξικό οξύ (C2H4O2) και το γαλακτικό οξύ
(C3H6O3).
Με βάση την συμπεριφορά τους σε ελαφρά όξινες συνθήκες και
θερμές συνθήκες τα σάκχαρα διακρίνονται σε: απλά σάκχαρα ή
μονοσακχαρίτες που δεν τροποποιούνται στις παραπάνω συνθήκες και
σε οζίτες (ολοζίτες και ετεροζίτες) που τροποποιούνται, (Διαμαντίδης,
2007). Οι ολοζίτες υδρολύονται σε ένα μικρο (ολιγοσακχαρίτες) ή
μεγάλο αριθμό (πολυσακχαρίτες) όμοιων (ομοσακχαρίτες) ή ανόμοιων
(ετεροσακχαρίτες ) μορίων απλών σακχάρων, ενώ οι ετεροζίτες
υδρολύονται σε έναν μικρο ή μεγάλο αριθμό απλών σακχάρων και σε
ένα ή περισσότερα μη υδαταθρακούχα.
Οι υδατάνθρακες αποτελούν ένα σημαντικό κομμάτι της επιστήμης
των τροφίμων. Στις τροφές απαντάτε ποικιλία υδατανθράκων, όπως

13
μονοσακχαρίτες, άμυλο, κυτταρίνες, ημικυτταρίνες, κόμμεα κ.τ.λ. των
οποίων οι ιδιότητες επηρεάζουν κατά πολύ την ποιότητα ενός μεγάλου
αριθμού προϊόντων, όπως τα προϊόντα ζαχαροπλαστικής, αρτοποιίας
πηκτών κ.α. Συμμετέχουν στη γεύση, άρωμα και δομή των τροφίμων,
στην συγκράτηση του νερού, επηρεάζουν το ιξώδες και λειτουργούν ως
σταθεροποιητές.
1.2.2.1 ΔΙΑΚΡΙΣΗΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ
Μπορούμε να διακρίνουμε τους υδατάνθρακες σε:
 Απλά σάκχαρα ή μονοσακχαρίτες είναι πολυϋδροξυ-αλδεΰδες
(αλδόζες), που τυπικά θεωρούνται ότι παράγονται από την
γλυκεραλδεϋδη, ή πολυϋδροξυακετόνες που παράγονται από την
διυδροξυακετόνη με εισαγωγή μονάδων CHOH στις ανθρακικές
αλυσίδες. Από τα πιο σημαντικά απλά σάκχαρα είναι η γλυκόζη, η
φρουκτόζη και η γαλακτόζη.
Οι μονοσακχαρίτες έχουν την ιδιότητα να συγκρατούν υγρασία (π.χ.
σιρόπι γλυκόζης), παρουσιάζουν καλή διαλυτότητα στο νερό είναι
διαλυτή σε μικρή έκταση στην αιθανόλη και αδιάλυτη σε οργανικούς
διαλύτες και χρησιμοποιούνται σαν τα πιο σημαντικά γλυκαντικά μέσα
από την βιομηχανία τροφίμων.
 Ολιγοσακχαρίτες είναι ενώσεις με μέχρι περίπου 10 μόρια
μονοσακχαρίτη. Οι μονοσακχαρίτες σχηματίζουν γλυκοζίτες.
Όταν αυτό συμβαίνει μεταξύ της ομάδας λακτόζης ενός
μονοσακχαρίτη και οποιασδήποτε ΗΟ- ομάδας ενός δευτέρου
μονοσακχαρίτη παράγεται ένας δισακχαρίτης. Οι πιο γνωστοί
είναι η κελλοβιόζη, ισομαλτόζη, λακτόζη, μαλτόζη, ραφιννόζη,
ζαχαρόζη κ.α.
Οι φυσικές και οργανοληπτικές ιδιότητες είναι παρόμοιες με αυτές των
μονοσακχαριτώ ν.
 Πολυσακχαρίτες είναι ενώσεις οι οποίες όπως και
ολιγοσακχαρίτες αποτελούνται από μονοσακχαρίτες που
συνδέονται ο ένας με τον άλλον με γλυκοζιτικούς δεσμούς,
ωστόσο το μόριο τους αποτελείται από πάνω από δέκα μονάδες
πολυσακχαριτώ ν.
1.2.2.3 ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ
Οι πολυσακχαρίτες όπως και οι ολιγοσακχαρίτες αποτελούνται από
μονοσακχαρίτες που συνδέονται ο ένας με τον άλλον με γλυκοζιτικούς
δεσμούς. Επειδή δεν περιέχουν ελεύθερα ανωμερικά υδροξύλια (εκτός
από ένα στο άκρο της πολυμερικής αλυσίδας), οι πολυσακχαρίτες δεν
είναι αναγωγικά σάκχαρα, ούτε εμφανίζουν πολυστροφισμό. Η όξινη
υδρόλυση τους παράγει μονοσακχαρίτες. Μερική χημική και ενζυμική
υδρόλυση, εκτός από την πλήρη υδρόλυση, είναι απαραίτητες για την
διευκρίνηση της δομής. Η ενζυμική υδρόλυση παρέχει
ολιγοσακχαρίτες, η ανάλυση των οποίων διευκρινίζει την αλληλουχία
τν μονοσακχαριτών και τη θέση και τον τύπο των δεσμών.
Οι πολυσακχαρίτες έχουν ευρεία διάδοση στη φύση έχοντας
πολλαπλούς και σημαντικούς ρόλους ως αποθηκευτικές ουσίες

14
αφομοίωσης (άμυλο δεξτρίνη, ινσουλίνη στα φυτά, γλυκογόνο στα
ζώα), ουσίες δέσμευσης νερού (άγαρ, πηκτίνη και άλατα αλγινικού
οξέος στα φυτά, βλεννοπολυσακχαρίτες στα ζώα), σκελετικές ουσίες
σχηματισμού δομής (κυτταρίνη, ημικυτταρίνη και πηκτίνη στα φυτά,
βλεννοπολυσακχαρίτες στα ζώα). Βρίσκονται σε παρά πολλά τρόφιμα
διατηρώντας τους ρόλους τους. Στην επεξεργασία τροφίμων σε φυσική
είτε σε τροποποιημένη μορφή χρησιμοποιούνται πλέον σε μεγάλη
έκταση ως πυκνωτικά ή πηκτωματόγονα μέσα (άμυλο, αλγινικά,
πηκτίνη, κόμμι γκουαρ), ως σταθεροποιητές για τα γαλακτώματα και
εναιωρήματα, για σχηματισμό υμενίων, ουσίες επικάλυψης για να
προστατεύσουν τα ευαίσθητα τρόφιμα από ανεπιθύμητη μεταβολή και
αδρανή υλικά πληρώσεως για να αυξήσουν την αναλογία πεπτόμενων
ουσιών στη διατροφή.
Οι ιδιότητες των πολυσακχαριτών είναι ιδιαίτερα μεταβλητές και σε
αυτές στηρίζεται η λειτουργιά τους. Οι ιδιότητες αυτές ποικίλουν από
αδιάλυτες μορφές (κυτταρίνη) μέχρι και εκείνες με καλή ικανότητα
διόγκωσης και διαλυτότητας σε ζεστό και κρύο νερό (άμυλο, κόμμι
γκουαρ). Τα διαλύματα μπορεί να παρουσιάσουν χαμηλό ιξώδες ακόμα
και σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις ή μπορεί να έχουν πολύ υψηλό
ιξώδες ακόμα και σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Μερικοί πολυσακχαρίτες,
ακόμα και σε χαμηλή συγκέντρωση , διατάσσονται σε μια
θερμοαναστρέψιμη πηκτή (πηκτίνη). Ενώ οι περισσότερες πηκτές
τήκονται σε ψηλές θερμοκρασίες, μερικά παράγωγα κυτταρίνης
μετατρέπονται σε πηκτή, (Belitz, Grosch, Schieberle, 2006).
Ανάλογα με τη χημική τους σύσταση οι πολυσακχαρίτες
διακρίνονται σε ομοπολυσακχαρίτες (άμυλο, κυτταρίνη, γλυκογόνο)
όταν το μόριό τους αποτελείται από ένα είδος απλού σακχάρου, και σε
ετεροπολυσακχαρίτες (ημικυτταρίνες, πηκτινικές ύλες, κόμμεα) όταν
το μόριό τους αποτελείται από δύο ή περισσότερα συστατικά. Το
συστηματικό τους όνομα προκύπτει από το όνομα του μονοσακχαρίτη
από τον οποίο προέρχονται με αντικατάσταση της καταλήξεως -όζη
από την κατάληξη –ανη, π.χ. πεντόζη-πεντοζάνη, μαννόζη-μαννάνη,
γλυκόζη γλυκάνη. Οι πολυσακχαρίτες είναι πολύ διαφορετικοί από τις
βασικές δομικές μονάδες, που τους αποτελούν. Μακροσκοπικά και
μικροσκοπικά εμφανίζονται άμορφοι, αλλά εξεταζόμενοι με ακτίνες Χ
αποκαλύπτουν μικροκρυσταλλική δομή. Δεν έχουν γλυκιά γεύση και
δεν ανάγουν το φελίγγειο υγρό.
Η ένωση των μονοσακχαριτώ ν μπορεί να είναι γραμμική (κυτταρίνη,
αμυλόζη) ή με διακλαδισμένο τρόπο (γλυκογόνο, αμυλοπηκτίνη). Η
συχνότητα των περιοχών διακλάδωσης και το τμήμα των πλευρικών
αλυσίδων μπορεί να ποικίλουν πολύ (γλυκογόνο). Η αλληλουχία των
μορίων μπορεί να είναι περιοδική με μια ή περισσότερες
εναλλασσόμενες δομικές μονάδες (κυτταρίνη, αμυλόζη), η αλληλουχία
μπορεί να περιέχει βραχέα ή πιο μακριά τμήματα μορίων με περιοδική
διάταξη που διαχωρίζονται από μη περιοδικά τμήματα (καραγεννάνες,
πηκτίνη), ή η αλληλουχία μπορεί να είναι μη περιοδική σε όλο το
μήκος της αλυσίδας (όπως στην περίπτωση των υδατανθρακικώ ν
συστατικών στις γλυκοπρωτεϊνες).

15
1.2.2.4 ΤΥΠΟΙΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΩΝ
 Τέλεια γραμμικοί πολυσακχαρίτες
Ενώσεις με μια απλή ουδέτερη δομική μονάδα μονοσακχαρίτη και με
έναν τύπο δεσμού ονομάζονται τέλεια γραμμικοί πολυσακχαρίτες. Είναι
αδιάλυτοι στο νερό και μπορούν να διαλυτοποιηθούν μόνο σε
δραστικές συνθήκες π.χ. υψηλές θερμοκρασίες, ή με διάσπαση Η
δεσμών με αλκάλι ή με άλλα κατάλληλα αντιδραστήρια.
Κατακρημνίζονται εύκολα από διάλυμα. Η ύπαρξη μιας βέλτιστης
δομικής προϋπόθεσης για το σχηματισμό διατεταγμένης διαμόρφωσης
μέσα στην αλυσίδα και επίσης για την αλληλεπίδραση αλυσίδας είναι ο
λόγος για τις παραπάνω ιδιότητες. Συχνά, αναπτύσσεται μια μερικώς
κρυσταλλική κατάσταση λόγω της τόσο τακτικής διαμόρφωσης.
 Διακλαδισμένοι πολυσακχαρίτες
Στους διακλαδισμένους πολυσακχαρίτες η αλληλεπίδραση αλυσίδας -
αλυσίδας είναι λιγότερο έντονη γι αυτό και παρουσιάζουν μεγαλύτερη
διαλυτότητα και υπάρχει επιδιαλύτωση των μορίων σε μεγαλύτερη
έκταση. Τα διαλύματα των διακλαδισμένων πολυσακχαριτώ ν έχουν
χαμηλότερο ιξώδες από αυτά των γραμμικά τέλειων. Εξαιρέσεις
απαντιούνται στις ιδιαίτερα πτυχωμένες γραμμικές αλυσίδες. Η τάση
των διακλαδισμένων πολυσακχαριτών να κατακρημνίζονται είναι
μικρή. Σχηματίζουν έναν κολλώδη πολτό στις υψηλότερες
συγκεντρώσεις που τα καθίστα κατάλληλους ως συγκολλητικά η
κόλλες.
 Γραμμικά διακλαδισμένοι πολυσακχαρίτες
Αυτή η κατηγορία πολυσακχαριτώ ν συνδυάζει τις ιδιότητες των τέλεια
γραμμικά πολυσακχαριτώ ν και των διακλαδισμένων πολυσακχαριτώ ν.
Είναι πολυμερή σώματα με μακριά αλυσίδα ¨σπονδυλικής στήλης¨ και
με πολλές βραχείες πλευρικές αλυσίδες. Η μακριά αλυσίδα
¨σπονδυλικής στήλης¨ είναι υπεύθυνη για το υψηλό ιξώδες του
διαλύματος. Η παρουσία πολυάριθμων βραχέων πλευρικών αλυσίδων
αποδυναμώνει πολύ τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων, όπως
παρουσιάζεται από την καλή διαλυτότητα και το ρυθμό ενυδάτωσης
των μορίων και από τη σταθερότητα ακόμα και των ιδιαίτερα πυκνών
διαλυμάτων.
 Πολυσακχαρίτες με καρβοξυλικές ομάδες
Οι πολυσακχαρίτες με καρβοξυλικές ομάδες είναι πολύ διαλυτοί ως
αλκαλικά άλατα στην ουδέτερη ή στην αλκαλική περιοχή PH. Τα μόρια
φορτίζονται αρνητικά λόγω των καρβοξυλικών ανιόντων και, λόγω των
απωστικών δυνάμεων των φορτίων τους, τα μόρια είναι επιμηκυμένα
και αντιστέκονται σε διαμοριακές διασυνδέσεις. Το ιξώδες του
διαλύματος είναι υψηλό εξαρτάται από το PH και ο σχηματισμός
πηκτής ή η κατακρήμνιση συμβαίνει σε PH=3 δεδομένου ότι οι
ηλεκτρικές απώσεις παύουν. Επίσης, οι αδιάστατες καρβοξυλικές
ομάδες διαμερίζονται μέσω γεφυρών υδρογόνου. Ένα δισθενές κατιόν
χρειάζεται για να επιτευχτεί η ζελατινοποίηση σε ουδέτερο διάλυμα.
 Πολυσακχαρίτες με ισχυρώς όξινες ομάδες
Οι πολυσακχαρίτες με ισχυρώς όξινα υπολειμματικά μόρια, παρόντα ως
εστέρες κατά μήκος των πολυμερικών αλυσίδων είναι πολύ διαλυτοί

16
στο νερό και σχηματίζουν ιδιαιτέρως ιξώδη διαλύματα. Αντίθετα από
τους πολυσακχαρίτες με τις καρβοξυλικές ομάδες, σε έντονα όξινα
μέσα αυτά τα διαλύματα είναι σταθερά.
 Τροποποιημένοι πολυσακχαρίτες
Η τροποποίηση των πολυσακχαριτώ ν ακόμα και σε ένα χαμηλό βαθμό
υποκατάστασης, επιφέρει ουσιαστικές αλλαγές στις ιδιότητες του.
1.3 ΕΠΙΜΕΡΟΥΣΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ
1.3.1 ΠΗΚΤΙΝΗ: ΠΑΡΟΥΣΙΑ - ΠΑΡΑΛΑΒΗ
Η πηκτίνη είναι ευρέως διαδεδομένη στα φυτά. Παράγεται εμπορικά
από τις φλούδες των εσπεριδοειδών και από τον οπό μηλών (υπόλλειμα
σύνθλιψης και συμπίεσης). Αποτελεί το 20 – 40% του ποσοστού ξηρής
ουσίας στη φλούδα των εσπεριδοειδών και 10 – 20% στον οπό των
μηλών. Η παραλαβή της πηκτίνης επιτυγχάνεται με κατακρήμνιση από
ιόντα που σχηματίζουν αδιάλυτα άλατα πηκτίνης και ακολουθεί πλύση
με οξινισμένη αλκοόλη για την απομάκρυνση των προστιθέμενων
ιόντων, ή αλκοολική κατακρήμνιση εφόσον έχει προηγηθεί εκχύλιση
της.
Οι συνθήκες εκχύλισης εξαρτώνται από την πρώτη ύλη και από το
επιθυμητό τελικό προϊόν. Συνήθως θερμοκρασίες 50 – 90 0C, τιμές PH
από 1 έως 3 και διάρκεια 30 λεπτά με 24 ώρες είναι αυτά που
χρησιμοποιούνται. Οι υψηλές θερμοκρασίες, το πολύ χαμηλό PH και
μεγάλη διάρκεια παραμονής σε αυτές τις συνθήκες έχουν σαν
αποτέλεσμα υψηλές αποδόσεις προϊόντος, ωστόσο η ποιότητα του
μπορεί να επηρεαστεί αρνητικά. Ακολουθεί διήθηση για απομάκρυνση
ξένων υλών και κατακρήμνιση. Αν η μέθοδος κατακρήμνισης έχει σαν
αποτέλεσμα παραλαβή αδιάλυτου άλατος τότε συνήθως χρησιμοποιείται
Al+3 είτε Cu+2 τα οποία απομακρύνονται στη συνεχεία με οξινισμένη
αλκοόλη. Στην αλκοολική κατακρήμνιση χρησιμοποιείται κυρίως 2-
προπανόλη (ισοπροπανόλη) αλλά και μεθανόλη ή αιθανόλη.
Η απεστεροποίηση για να επιτύχουμε σαν τελικό προϊόν χαμηλής
μεθυλίωσης πηκτίνη συνήθως γίνεται με χρήση αλκοόλης στην οποία
έχει προστεθεί κατάλληλο οξύ ή βάση. Ωστόσο οι περισσότερες
χαμηλής μεθυλίωσης πηκτίνες σήμερα απεστεροποιούνται με χρήση
αμμωνίας και παράγεται αμιδούχος πηκτίνη. Για τις υψηλής
μεθυλίωσης πηκτίνες ακολουθεί κατευθείαν ξήρανση μετά την
κατακρήμνιση.
Τέλος έχουμε την άλεση του προϊόντος που παραλαμβάνουμε από την
ξήρανση και τυποποίηση.
1.3.1.1 ΔΟΜΗ
Πηκτίνες ονομάζονται οι πολυσακχαρίτες του πρωτογενούς
κυτταρικού τοιχώματος (ΠΚΤ) που περιέχουν ως κύριες δομικές

17
μονάδες το γαλακτουρονικό οξύ και τη ραμνόζη. Αυτές οι δομικές
μονάδες συνδέονται μεταξύ τους με γλυκοζιδικό δεσμό και
σχηματίζουν ομοπολυμερείς πηκτίνες (οπότε έχουμε πολυμερές με μία
μόνο δομική μονάδα) και ετεροπολυμερείς πηκτίνες (οπότε λαμβάνεται
πολυμερές και με τις δύο δομικές μονάδες).
Οι ομοπολυμερείς πηκτίνες με δομική μονάδα το γαλακτουρονικό οξύ
(GalA: galacturonic acid) λέγονται γαλακτουρονάνες. Οι αλυσίδες
ομογαλακτουρονάνης σχηματίζουν ευθύγραμμο σκελετό του τύπου:
Χ ΧΧ[- 4 (α-D-Galp A) 1- 4 (α-D-GalpA) 1-]nΧΧ Χ
Οι ετεροπολυμερείς πηκτίνες με δομικές μονάδες το γαλακτουρονικό
οξύ και την ραμνόζη (Rha) ονομάζονται ραμνογαλακτουρονάνες. Αυτές
μπορεί να φέρουν σε μικρότερη αναλογία γαλακτόζη και αραβινόζη. Οι
αλυσίδες ραμνογαλακτου-ρονάνης σχηματίζουν ευθύγραμμο σκελετό
του τύπου:
Χ ΧΧ[- 4 (α-D-Galp A) 1- 4 (α-D-GalpA) 1-]n 4 (β-L-Rhap) 1 [- 4 (α-D-
GalpA) 1-Χ ΧΧ
Βασικώς, όµως, η κυρίως δοµή της πηκτίνης αποτελείται από µερικώς
µεθυλιω µένο πολύ-α-(1→4)-D-γαλακτουρονικό οξύ, επιπλέον η κύρια
αλυσίδα περιέχει μόρια ραμνόζης (Belitz, Grosch, Schieberle, 2004).
Όµως, υπάρχουν και σηµαντικές περιοχές που δεν σχηµατίζουν πηκτή,
οι οποίες αποτελούνται από εναλλασσόµενα α-(1→2)-L-ραµνοζυλο-α-
(1→4)-D-γαλακτουρονο-ζυλο- τµήµατα, τα οποία περιέχουν σηµεία
διακλαδώσεως µε κυρίως ουδέτερες πλευρικές αλυσίδες (1-20 µονάδες)
κυρίως L-αραβινόζης και D-γαλακτόζης. Μπορεί όµως να περιέχονται
και µονάδες D-ξυλόζης, L-φουκόζης και D-γαλακτουρονικού οξέος
(Εικόνα 1.2).
Οι καρβοξυλικές μονάδες του γαλακτορουνικού οξέος
εστεροποιούνται κατά μήκος της κύριας αλυσίδας σε διαφορετική
έκταση με μεθανόλη. Οι υδροξυλικές ομάδες στην θέση 2 και 3
μπορούν να είναι ακετυλιωμένες σε μικρή έκταση. Αν για την
παρασκευή της πηκτίνης χρησιμοποιείται αμμωνία, δηλαδή έχουμε την
εισαγωγή καρβοαμινικώ ν ομάδων με αντίδραση κάποιω ν ομάδων
εστέρα, τότε κάποιες μέθυλο καρβοξυλικές ομάδες μετατρέπονται σε
ομάδες καρβοαμιδίων και το τελικό προϊόν είναι οι αμιδούχες πηκτίνες,
με μεγάλη εμπορική σημασία.
Το µόριο της πηκτίνης δεν υιοθετεί ευθεία διαµόρφωση σε διάλυµα,
αλλά εκτείνεται και καµπυλώνει (σαν σκουλήκι) µε µεγάλη ευκαµψία.
Οι καρβοξυλοµάδες, λόγω του φορτίου τoυς, τείνουν να διογκώνουν τη
δοµή των πηκτινών, εκτός και αν ενωθούν µε δισθενή κατιόντα. Έχουν
τιµές pKa περίπου 2,9 και έτσι εξασφαλίζουν σηµαντικό αρνητικό
φορτίο στις περισσότερες των συνθηκών. Οι µεθυλεστέρες
καταλαμβάνουν παρόµοιο χώρο, όµως είναι πιο υδρόφοβοι και συνεπώς
έχουν διαφορετική επίδραση στη δόµηση του περιβάλλοντος ύδατος.
Οι ιδιότητες των πηκτινών εξαρτώνται από το βαθµό εστεροποίησης
(DΕ) ή βαθμό υποκατάστασης από μεθανόλη, δηλαδή το ποσοστό των
καρβοξυλικών ομάδων που εστεροποιήθηκαν με μεθανόλη ο οποίος
κανονικά είναι γύρω στο 70%, (Whistler, BeMiller, 1992). Οι χαµηλής
μεθυλίωσης πηκτίνες (Low Methoxyl) έχουν βαθμό εστεροποίησης 20-
40% πήζουν µε σχηματιστώ γέφυρας µεταξύ δύο γειτονικών αλυσίδων
μέσω ενώσεως µε δισθενή ιόντα όπως το Ca2+. Η ικανότητα

18
σχηµατισµού πηκτής των δισθενών ιόντων είναι Mg2+ << Ca2+, Sr2+ <
Ba2+, ενώ τα Na+ και K+ δεν σχηµατίζουν πηκτές. Οι πηκτίνες με τις
χαμηλότερες τιμές DE απαιτούν υψηλότερες θερμοκρασίες για την
ζελατινοποίηση και παρουσιάζουν μεγαλύτερη ευαισθησία (μικρές
απαιτήσεις) σε Ca+2.
Αν η περιεκτικότητα των µεθυλεστέρων είναι μεγαλύτερη από 50%,
τα ιόντα Ca2+ δείχνουν κάποια αλληλεπίδραση, όµως δεν σχηµατίζουν
πηκτή. Οι πηκτίνες αυτές χαρακτηρίζονται ως υψηλής μεθυλίωσης
πηκτίνες (High Methoxyl) και σχηµατίζουν πηκτές όταν υπάρχει
σάκχαρο και οξύ. Η δύναµη της πηκτής εξαρτάται από την
περιεκτικότητα σακχάρου και οξέος, καθώς και από την ποσότητα της
προστιθεµένης πηκτίνης. Οι ΗΜ-πηκτίνες είναι πολύ σπουδαίες στην
παραγωγή ζελέ. Μπορεί να έχουν βαθµό εστεροποιήσεως από 50 έως
90%.Οι πηκτίνες αυτές µπορούν περαιτέρω να διακριθούν σε:
 Βραδείας πήξεως (slow set): Έχουν βαθµό εστεροποιήσεως 55-
65% και για να σχηµατισθεί πηκτή το µίγµα πρέπει να ψυχθεί σε
θερµοκρασία δωµατίου. Είναι φθηνές και καλύτερες για την
παρασκευή διαυγών ζελέδων και µαρµελάδων (jam).
 Μεσαίας πήξεως : Έχουν βαθµό εστεροποιήσεως 65-70% και
πήζουν σε υψηλότερες θερµοκρασίες. Με τον τρόπο αυτό τα
τεµάχια του φρούτου παγώνουν και διατηρούνται στη µάζα της
πηκτής χωρίς να κατακάθονται. Πρακτικά πήζουν εντός των
δοχείων συσκευασίας. Είναι πιο ακριβές.
 Tαχειας πήξης: Έχουν βαθµό εστεροποιήσεως 75-90%. Πήζουν
µόνο µε σάκχαρο και αποµάκρυνση του νερού. Δεν απαιτείται
οξύ και η πήξη είναι πολύ ταχεία. Συνήθως χρησιµοποιούνται για
την παρασκευή διαφόρων προϊόντων καραµελοποιίας και όχι
στην παρασκευή πηκτών.
Τέλος έχουμε και τις αμιδούχες πηκτίνες. Οι περισσότερες LM-
πηκτίνες που κυκλοφορούν στο εμπόριο είναι αμιδούχες. Τυπικά ο
βαθμός αμινοποίησης κυμαίνεται από 15-22%. Η αμινοποίηση προκαλεί
ζελοποίηση σε υψηλότερες θερμοκρασίες από ότι η μη αμιδούχος
πηκτίνη και απαιτεί λιγότερο Ca+2.
Οι πηκτίνες εκτός από την παραπάνω διάκριση, χωρίζονται σε
κατηγορίες (βαθµοί ή ποιότητες) µε βάση την καθαρότητά τους.
Βαθµός σηµαίνει τα µέρη του σακχάρου τα οποία θα πήξει ένα µέρος
πηκτίνης π.χ., πηκτίνη 100 βαθµών σηµαίνει ότι 1 µέρος πηκτίνης θα
πήξει 100 µέρη σακχάρου κάτω από κατάλληλες συνθήκες (οξύ και
διαλυτά στερεά). Πηγές για τη παραγωγή πηκτίνης είναι διάφορα
φρούτα και λαχανικά. Χαρακτηριστικά αναφέρουµε την περιεκτικότητα
πηκτίνης µερικών από αυτά, η οποία είναι:
Πατάτες, 2-3%
Σακχαρότευτλα, 15-20%
Εσπεριδοειδή, 10% στο σύνολο και 35-37% στο φλοιό
Μήλα, 5-7%

19
ΕΙΚΟΝΑ 1.2. ΧΗΜΙΚΗ ΔΟΜΗ ΠΗΚΤΙΝΗΣ
1.3.1.2 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΠΗΚΤΩΝ
Η πηκτή της πηκτίνης µπορεί να θεωρηθεί ως ένα σύστηµα στο οποίο
το πολυµερές βρίσκεται σε µια κατάσταση µεταξύ την πλήρους
διαλύσεως και της καθιζήσεως. Υποστηρίζεται ότι τµήµατα των
αλυσίδων του µορίου συνδέονται µεταξύ τους µε περιορισµένη
κρυστάλλωση για να σχηµατίσουν τρισδιάστατο πλέγµα στο οποίο
συγκρατούνται το νερό, το σάκχαρο και τα άλλα διαλυτά συστατικά. Ο
σχηµατισµός πηκτής, από την κατάσταση της πλήρους διαλύσεως του
πολυµερούς, προκαλείται µε φυσικές ή χηµικές µεταβολές, οι οποίες
τείνουν να µειώσουν τη διαλυτότητα της πηκτίνης. Τούτο ευνοεί το
σχηµατισµό τοπικής κρυσταλλώσεως. Οι πιο σπουδαίοι παράγοντες, οι
οποίοι επηρεάζουν τη διαλυτότητα της πηκτίνης (τάση για σχηµατισµό
πηκτής) είναι:
 Η θερμοκρασία
 Η συγκέντρωση της πηκτίνης
 Το PH
 Συγκέντρωση άλλων διαλυτών συστατικών
 Συγκέντρωση ιόντων
 Βαθμός εστεροποίησης
 Βαθμός αμινοποίησης
 Μοριακό βάρος πηκτίνης
 Παρουσία ακετυλομάδων
 Ετερογένεια και παρουσία ουδέτερων σακχάρων
1.3.1.3 HM-πηκτίνη
Οι πηκτίνες συνήθως για να δημιουργήσουν πηκτή αρχικά
θερμαίνονται και στη συνέχεια στερεοποιούνται με ψύξη. Όταν
ψύχονται αυτού του τύπου οι πηκτίνες θα πήξουν μετά από κάποιο
χρονικό διάστημα και όχι αμέσως. Διάλυμα από HM-πηκτίνη πήζει
όταν είναι παρόντα αρκετή ζάχαρη και οξύ ώστε να μειώσουν την
ενυδάτωση. Αφού χάσει μερικά από τα φόρτια της και την ενυδάτωση

20
της, τμήματα του πολυμερούς μορίου συνδέονται, σχηματίζοντας
διασταυρώσεις και δίκτυο από πολυμερείς αλυσίδες που παγιδεύουν
μερίδα του υδατικού διαλύματος. Όταν μια υψηλής μεθυλίωσης
πηκτίνη πήξει δεν μπορεί να ξαναλιώσει, άρα η διαδικασία είναι μη
θερμοαναστρέψιμη.
Η θερμοκρασία που χρησιμοποιείται για την προετοιμασία της
πηκτίνης είναι πάνω από την θερμοκρασία ζελατινοποίησης γύρω στους
35-90 oC και η πήξη οφείλεται στις διακλαδώσεις κατά τη σύγκρουση
των μορίων. Η ζελατινοποίηση των HM-πηκτινών απαιτεί χαμηλό PH
3-3,1, μικρή ενεργότητα ύδατος, περιεκτικότητα σακχάρων 65%,
περιεκτικότητα διαλυτών συστατικών τουλάχιστον 55% και 0,3%
πηκτίνη. Όσο αφόρα τον βαθμό εστεροποίησης και το χρόνο
ζελατινοποίησης η πολύ υψηλής μεθυλίωσης πηκτίνη πήζει σε 20-70
sec. Η ταχείας πήξης πηκτίνη πήζει σε 180-250 sec και η βραδείας
πήξης πηκτίνη πήζει σε 200-250 sec σε PH 3-3,1.
1.3.1.4 LM-πηκτίνη
Σε διάλυμα LM-πηκτίνης είναι απαραίτητη η παρουσία δισθενών
κατιόντων, εφόσον είναι αυτά που θα δημιουργήσουν τις γέφυρες
διασταύρωσης. Όσο αυξάνεται η συγκέντρωση του κατιόντος αυξάνεται
και η θερμοκρασία ζελατινοποίησης και η στερεότητα της πηκτής. Η
διαδικασία είναι θερμοαναστρέψιμη ενώ η πηκτή δημιουργείται σχεδόν
αμέσως.
Η θερμοκρασία που απαιτείται για να λιώσει η πηκτίνη αυτού του
τύπου είναι 200 οC σε PH 1-7 (προτιμότερο είναι πάνω από 6,5) χωρίς
απαραίτητα την παρουσία σακχάρων. Τα διαλυτά στερεά συστατικά
μπορεί να είναι από 0 – 55% και επιδρούν θετικά στην ζελατινοποίηση.
Η παρουσία Ca+2 αυξάνει την πηκτική δύναμη και επιτρέπει υψηλές
θερμοκρασίες ζελατινοποίησης.
Όπως αναφέραμε και προηγουμένως οι περισσότερες LM-πηκτίνες του
εμπορίου είναι αμιδούχες. Οι αμιδούχες πηκτίνες παρουσιάζουν
ευαισθησία στο Ca+2 και απαιτουν μικρότερες ποσότητες του,
ζελατινοποιούνται σε υψηλότερες θερμοκρασίες (30-70 oC) από τις μη
αμιδούχες και είναι θερμοαναστρέψιμη. Σε τιμές PH>3,5 η αμιδούχος
πηκτίνη είναι επαλήψιμη και θιξοτροπική με αναστρέψιμη διάταση ενώ
σε PH<3,5 είναι παρόμοιο με την HM-πηκτίνη, άλλα πιο ελαστική.
ΕΙΚΟΝΑ 1.3. ΠΗΚΤΙΝΗ
1.3.1.5 ΧΡΗΣΕΙΣ
Η πηκτίνη είναι σκόνη λεύκη, υποκίτρινη ή υπόφαια, σχεδόν άοσμη
(Εικόνα 1.3). Διαλύεται πλήρως στο νερό και ευκολότερα σε σιρόπια ή

21
αφού αναμιχτεί με ζάχαρη. Κατέχει ιδιαίτερη θέση στην παρασκευή
μαρμελάδων και ζελέδων (HM-πηκτίνη) ή διαιτητικών χωρίς ζάχαρη
μαρμελάδων και ζελέδων (LM-πηκτίνη). Ένα αυξανόμενο ποσοστό
πηκτίνης χρησιμοποιείται σαν σταθεροποιητής-γαλακτωματοποιητές σε
προϊόντα γάλακτος (γιαούρτι, παγωτά κ.α.) και ροφήματα με βάση το
γάλα όπου έχουν χαμηλό PH (LM-πηκτίνη). Ακόμα η πηκτίνη
χρησιμοποιείται σε χυμούς, ποτά και αναψυκτικά αυξάνοντας το ιξώδες
τους και δημιουργώντας καλύτερη αίσθηση του προϊόντος στο στόμα.
Επίσης δρα σαν σταθεροποιητής σε προιόντα που περιέχουν νερό και
λάδι μαζί, χρησιμοποιείται στην παραγωγή ζελέδων αρτοποιίας ακόμα
και σε σως λόγω της ικανότητας της να παρέχει προσκόλληση.
1.3.2 ΖΕΛΛΑΝΗ (GELLAN GUM): ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ- ΔΟΜΗ
Το κόμμι τζελάν είναι φυσικός υδατοδιαλυτός πολυσακχαρίτης που
παράγεται από το βακτήριο Pseudomonas elodea ύστερα από αερόβια
ζύμωση ακολουθούμενη από καθαρισμό με ισοπροπυλική αλκοόλη,
ξήρανση και άλεση. Ο οργανισμός παραγωγής είναι αερόβιος, μη
παθογόνος, gram-αρνητικό βακτήριο (JECFA, 1990).
Η επαναλαμβανόμενη μονάδα του είναι ένας τετραζαχαρίτης δύο
μονάδες γλυκόζης, μία ραμνόζης, μία γλυκουρονικού. Το γλυκουρονικό
οξύ εξουδετερώνεται σε κάλιο, νάτριο, ασβέστιο και άλατα μαγνησίου.
Συνήθως περιέχει μικρή ποσότητα ενώσεων που περιέχουν άζωτο που
προκύπτει από τις διαδικασίες ζύμωσης . Η σύνθεση είναι περίπου:
γλυκόζη 60%, 20% ραμνόζη και γλυκουρονικό οξύ 20%.Ο ακριβής
μοριακός τύπος του κόμμεος ζελάνης μπορεί να ποικίλει ελαφρώς (π.χ.,
ανάλογα με τον βαθμό στον οποίο το γλυκουρονικό οξύ
εξουδετερώνεται με διάφορα άλατα). Επιπλέον, σημαντική ποσότητα
μη-πολυσακχαριτικού υλικού βρίσκεται στη ζελλάνη (κυτταρικής
πρωτεΐνης και τέφρα) που μπορεί να απομακρυνθεί με διήθηση ή
φυγόκεντρο. Χρησιμοποιείται ως πηκτικός παράγοντας,
σταθεροποιητής και γαλακτωματοποιητής. Η αρχική ονομασία του ήταν
S-60 ή PS-60.
Το κόμμι ζελλάνης είναι υδατοδιαλυτή, υπόλευκη σκόνη (Εικόνα
1.5). Έχει μοριακό βάρος μεγαλύτερο από 70,000 daltons με 95 τοις
εκατό πάνω από 500.000 daltons. Σχηματίζει πηκτές όταν προστίθενται
θετικά φορτισμένα ιόντα (δηλαδή, κατιόντα). Έτσι, το πάχος και η υφή
του κόμμεος ζελλάνης σε διάφορα προϊόντα μπορεί να ελεγχθεί με
χειρισμό της προσθήκης αλάτων καλίου, μαγνησίου, ασβεστίου, και / ή
νάτριο. Κατά τον ίδιο τρόπο, η θερμοκρασία τήξης μπορεί να
τροποποιηθεί για να είναι είτε να είναι χαμηλή ή πάνω από 100 ° C .
1.3.2.1 ΒΑΣΙΚΕΣΜΟΡΦΕΣΖΕΛΛΑΝΗΣ
Υπάρχουν τρεις βασικές μορφές των προϊόντων ζελλάνης, οι οποίες
διακρίνονται από την περιεκτικότητά τους σε πολυσακχαρίτες, το
ποσοστό υποκατάστασης των ακυλολειτουργικώ ν ομάδων και την
περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες (συμπεριλαμβανομένων νουκλεϊκών
υπολειμμάτων και άλλες πηγές οργανικού αζώτου), (JECFA, 1990). Η
φυσική μορφή και η αποακετυλιωμένη μορφή όπου χωρίζεται σε

22
υψηλής ακυλίωσης ζελλάνη (High acyl Gellan) και χαμηλής ακυλίωσης
ζελλάνη (Low acyl Gellan) (Εικόνα 1.4). Στην αποακετυλιωμένη
ζελλάνη αφαιρούνται οι ομάδες ακετυλίου με αλκαλική κατεργασία για
να παραχθεί αποακετυλιωμένο κόμμι ζελλάνης. Άλκυλο υποκαταστάτες
επηρεάζουν την ρεολογία, και αποακετυλίωση της φυσικής ζελλάνης
με αποτελέσματα την αλλαγή από μαλακό, ελαστικό θερμοαντίστροφο
τζελ σε πιο σκληρά, πιο εύθραυστα τζελ με υψηλότερη θερμική
σταθερότητα
H φυσική μορφή και η υψηλής ακυλίωσης ζελλάνη αποτελείται από
μια ραχοκοκαλιά από επαναλαμβανόμενες μονάδες β-1, 3-D-γλυκόζη,
β-1, 4-D-γλυκουρονικό οξύ, β-1, 3-D-γλυκόζη, α-1, 4-L-ραμνόζη, και
δύο ομάδες αλκυλίου, ακετύλιο και γλυκερόλη, ενωμένα στο υπόλειμμα
γλυκόζης που βρίσκεται δίπλα στο γλυκουρονικό οξύ στην Ο -6 και Ο-2
θέση αντίστοιχα. Και οι δύο υποκαταστάτες βρίσκονται στο ίδιο
υπόλειμμα γλυκόζης και, κατά μέσο όρο, υπάρχει μια γλυκερική ομάδα
ανά επαναλαμβανόμενη μονάδα και μία ακετυλική ομάδα κάθε δύο
επαναλαμβανόμενες μονάδες. Η HA-ζελλάνη δημιουργεί μαλακές, όχι
εύθραυστες, ελαστικές πηκτές χωρίς να είναι απαραίτητη η παρουσία
δισθενών ιόντων όπως στις πηκτές της LΑ-ζελλάνης
Στη χαμηλής ακυλίωσης [LA] μορφή, οι ακυλομάδες έχουν αφαιρεθεί
για να παραχθεί μία γραμμική επαναλαμβανόμενη μονάδα και
ουσιαστικά στερούνται τέτοιων ομάδων. Σκέδασης φωτός και μετρήσεις
ενδογενούς ιξώδους δείχνουν μια μοριακή μάζα από περίπου 5 χ 10 s
daltons για LA-ζελλάνη. Οι LA-ζελλάνες σχηματίζουν πηκτές όταν
ψύχονται παρουσία κατιόντων , κατά προτίμηση δισθενών κατιόντων,
όπως ασβέστιο και μαγνήσιο. Οι πηκτές που σχηματίζονται είναι
σταθερές και εύθραυστες παρόμοιες με αυτές της καραγεννάνης.
Τα στάδια παραγωγής αποακετυλιωμένης LΑ-ζελλάνης
περιλαμβάνουν την καταβύθιση του προϊόντος ζύμωσης σε
υδατόλουτρο (Τ=100 οC) για 15 λεπτά, ακολουθουμένη από ψύξη και
αύξηση του PΗ στις 10 μοναδες χρησιμοποιώντας 1 M NaOH. Το
προϊόν ζύμωσης διατηρείται στους 80 οC για 10 λεπτά και το PH
μειώνεται στο 7 με χρήση 1 M HCl. Ακολουθεί φυγοκέντρηση για 30
λεπτά στους 4 οC και στις 8000rpm. Στο διήθημα προστίθεται σε 3
δόσεις 2-προπανόλη για να προκληθεί κατακρήμνιση της
αποακετυλιωμένης ζελλάνης. Μετα την αποακετυλίωση ακολουθεί
καθαρισμός της αποακετυλιωμένης ζελλάνης.

23
ΕΙΚΟΝΑ 1.4. ΧΗΜΙΚΗ ΔΟΜΗ ΖΕΛΛΑΝΗΣ
1.3.2.2 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΖΕΛΛΑΝΗΣ
Η ζελλάνη για την ζελατινοποίηση της απαιτεί ταυτόχρονα θέρμανση
και την παρουσία ιόντων. Το πολυμερές απαιτεί θέρμανση στους 1000 C
για να επιτευχθεί πλήρης διαλυτότητα υπό την παρουσία ιόντος,
(Whistler & BeMiller, 1992). Το διάλυμα που προκύπτει έχει χαμηλό
ιξώδες και κατά την ψύξη του φτάνει στο σημείο πήξης, στο όποιο ο
χρόνος ζελατινοποίησης είναι με ταχύτατος. Η θερμοκρασία πήξης της
ζελλάνης είναι συνάρτηση της συγκέντρωσης του κόμμεος καθώς και
της συγκέντρωσης κατιόντων και παίρνει τιμές από 35 έως >50 ΟC.
Όσο αυξάνεται η συγκέντρωση των κατιόντων, για την ίδια
συγκέντρωση ζελλάνης, τόσο αυξάνεται και η θερμοκρασία πήξης ενώ
η σκληρότητα της πηκτής αυξάνεται μέχρι ενός μεγίστου και στη
συνέχεια μειώνεται. Ο μηχανισμός ζελατινοποίησης περιλαμβάνει τον
σχηματισμό διπλών ελικοειδών ζωνών διασταύρωσης που
ακολουθούνται από συνάθροιση των διπλών ελικοειδών τμημάτων και
τον σχηματισμό ενός τρισδιάστατου δικτύου με συμπλοκοποίηση
κατιόντων και υδρογόνου ενωμένα με νερό. Προσθήκη μονοσθενών ή
δισθενών κατιόντων κατά την διάρκεια ψύξης αυξάνει σημαντικά τον
αριθμό των γεφυρών άλατος στην ζώνη διασταύρωσης, βελτιώνοντας
έτσι το δυναμικό της ζελατινοποίησης του κόμμεος ζελλάνης. Μερικοί
από τους σημαντικούς παράγοντες που επηρεάζουν την ζελατινοποίηση
της ζελλάνης και τις ιδιότητες της πηκτής που σχηματίζεται
συζητούνται παρακάτω.
 Περιεκτικότητα ακετυλίου
Η περιεκτικότητα σε ακετύλιο είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας
που επηρεάζει την αντοχή της πηκτής. Κόμμι ζελλάνης με διαφορετική
περιεκτικότητα σε ακετύλιο δίνει πηκτές με διαφορετικές ιδιότητες. Η

24
φυσική ζελλάνη παρέχει μαλακές, ελαστικές, θερμικά αναστρέψιμες
πηκτές, και είναι πολύ αδύναμη λόγω των ογκωδών ακέτυλο και
γλυκέρολο ομάδων. Η αποακετυλιωμένη ζελλάνη σχηματίζει σταθερές,
εύθραυστες και θερμοαντιστρέψιμες πηκτές λόγω της απουσίας του
ακετυλίου και γλυκέρολο ομάδων.
 Θερμοκρασία
Το διάλυμα της ζελλάνης υποβάλλεται σε θερμικά αναστρέψιμες
αλλαγές του ιξώδους. Το ιξώδες μειώνεται απότομα με αύξηση της
θερμοκρασίας άλλα επανέρχεται στην αρχική του τιμή κατά την ψύξη.
Η πηκτή ζελλάνης έχει καλή θερμική σταθερότητα και είναι ικανή να
αντέξει στους 121 οC χωρίς να χάσει την αντοχή της σε σημαντικό
βαθμό.
 Τύπος και συγκέντρωση των ιόντων
Τα ιόντα έχουν αντίκτυπο στην αντοχή πηκτής και την ευθραυστότητα.
Η ζελλάνη δεν σχηματίζει πηκτή σε αφιονισμένο νερό, αλλά η
προσθήκη από άλατα ασβεστίου, καλίου, νατρίου και μαγνησίου
προκαλεί αύξηση σε αυτές τις δύο ιδιότητες.
Τα δισθενή κατιόντα έχουν μεγαλύτερη επίδραση στα χαρακτηριστικά
της πηκτής ακόμη και σε πηκτές ζελλάνης με πολύ χαμηλή
συγκέντρωση ζελλάνης (0,2% w/v) μία υψηλής αντοχής πηκτή
επιτεύχθηκε με περίπου 0,004% w/v ασβέστιο και 0,005% w/v
μαγνήσιο. Παρόμοια αντοχή πηκτής μπορεί να επιτευχθεί με 0.16%
νάτριο ή 0,12% κάλιο m/v. Πηκτές ζελλάνης με KCl ή NaCl είχαν
μικρότερη αντοχή, ακόμη και σε υψηλή συγκέντρωση άλατος (1% w/v).
Μια συγκέντρωση από 0.1-0.2% ζελλάνης είναι κατάλληλη για πολλά
συστήματα τροφίμων.
 PH Πηκτής
Η αντοχή της πηκτής μπορεί να ενισχυθεί εντός εύρους PΗ 3,5 έως 8,
το οποίο αντιστοιχεί στην περιοχή της φυσικής κατανομής του PH των
περισσοτέρων τροφίμων. Αλλαγή στο PΗ δεν μεταβάλλει το σημείο
πήξης της πηκτής, αλλά επηρεάζει θερμοκρασία τήξεως σε μερικές
περιπτώσεις. Για παράδειγμα, πηκτές που παρασκευάστηκαν με πολύ
χαμηλά επίπεδα των μονοσθενών ιόντων τήκονται σε περίπου 70 ° C
σε ουδέτερο PΗ, αλλά σε PΗ = 3,5 η θερμοκρασία τήξεως ελαφρώς
αυξάνεται. Αυτήν την τάση δεν την συναντάμε στα δισθενή ιόντα.
 Παρουσία υδροφιλικών συστατικών
Προσθήκη υδροφιλικών συστατικών όπως η σουκρόζη σε συγκέντρωση
περίπου 10% m/v τείνει να μειώνει την συγκέντρωση ιόντων που
απαιτείται για την βέλτιστη αντοχή της πηκτής.
Η χρησιμοποίηση άλλων κόμμεων σε συνδυασμό με την ζελλάνη
επίσης τροποποιούν τις ιδιότητες της πηκτής. Τα πιο συχνά
χρησιμοποιούμενα κόμμι είναι η κ – καραγεννάνη, η ζελατίνη και το
άγαρ. Έτσι μια ποικιλία από πηκτές μπορούν να δημιουργηθούν με
παραλλαγές στη σταθερότητα, στην ελαστικότητα, στην
ευθραυστότητα, στη θερμοκρασία τήξεως και την διαύγεια, ελέγχοντας
το είδος του κόμμεος που θα χρησιμοποιηθεί, τη συγκέντρωση του, το
είδος και τη συγκέντρωση του κατιόντος και το είδος και το ποσό των
άλλων συστατικών.

25
1.3.2.3 ΧΡΗΣΕΙΣΖΕΛΛΑΝΗΣΣΕ ΤΡΟΦΙΜΑ
Η ζελλάνη είναι ένα πρόσθετο τροφίμων που δρα ως πηκτικός
παράγοντα ή παράγοντας σκλήρυνσης και μπορεί να παράγει διαφανείς
υφές πηκτής σε προϊόντα τροφίμων που κυμαίνονται από σκληρές και
εύθραυστες προς ρευστές.
Στους τύπους προϊόντων που περιέχουν τυπικά κόμμι ζελλάνης
περιλαμβάνονται: γεμίσεις προϊόντων αρτοποιίας, είδη
ζαχαροπλαστικής, γαλακτοκομικά προϊόντα, επιδόρπια, ζελέδες,
μαρμελάδες, χαμηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά για επάλειψη
προϊόντα, τρόφιμα φούρνου μικροκυμάτων, πουτίγκες, σάλτσες κ.α. Η
ζελλάνη όχι μόνο χρησιμοποιείται σε τρόφιμα, τα οποία απαιτούν μια
εξαιρετικά πηκτωματοποιημένη δομή, αλλά μπορεί επίσης να είναι
κατάλληλη για χρήση σε συστήματα, όπου θα προκαλέσουν άλλη
αίσθηση στο σώμα και στο στόμα αντικαθιστώντας την ζελατίνη διότι
δεν λιώνουν στο στόμα όπως οι πηκτές ζελατίνης, άλλα διασπώνται πιο
εύκολα δίνοντας εξαιρετική απελευθέρωση γεύσης. Σε ορισμένα
προϊόντα, μπορεί να είναι επιθυμητή η χρήση ζελλάνης σε συνδυασμό
με άλλα υδροκολλοειδή όπως κόμμι ξανθάνης, κόμμι γκουάρ και
τροποποιημένα άμυλα για την απόκτηση της βέλτιστης υφή του
προϊόντος και σταθερότητα.
Η ζελλάνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην ζαχαροπλαστική και στα
προϊόντα αρτοποιίας. Η κύρια λειτουργία της σε προϊόντα
ζαχαροπλαστικής είναι να παρέχει δομή και υφή για να μειώσει το
σύνολο του χρόνου ζελατινοποίησης αμύλου. Η ζελατινοποίηση αμύλου
κανονικά διαρκεί 24 έως 48 ώρες για ώσπου να επέλθει πήξη, ενώ η
εισαγωγή ζελλάνης μειώνει το χρόνο πήξης σε 10-12 ώρες. Επιπλέον, η
ζελλάνη μπορεί να αποτρέψει τις διακυμάνσεις της υγρασίας σε
ζαχαρούχα τρόφιμα και η απαιτούμενη συγκέντρωση ζελλάνης σε αυτά
τα προϊόντα είναι μόνο το ένα πέμπτο από αύτη του χρησιμοποιούμενου
συνήθως άγαρ. Η ζελλάνη είναι κατάλληλη για επιδόρπια ζελέ και
γενικά για προϊόντα με βάση το νερό. Όπως αναφέραμε αντικαθιστά σε
αυτά τα προϊόντα επιτυχώς την ζελατίνη δίνοντας διαυγή ζελέ.
Επιπλέον, η αύξηση της θερμοκρασίας τήξης λόγω της προσθήκης της
ζελλάνης βοηθά τα προϊόντα να παραμείνουν μαλακά και ζουμερά
χωρίς λιώνουν και να χάνουν την εμφάνιση τους. Για αυτά τα προϊόντα
ένα επίπεδο της τάξης του 0,3% ζελλάνης είναι ιδανικό.
Η πηκτίνη μπορεί να αντικατασταθεί με επιτυχία από την ζελλάνη σε
μαρμελάδες και είναι αποτελεσματική και σε μικρότερες ποσότητες
(περίπου 0,4% σε σύγκριση με το απαιτούμενο 0,6% ΗΜ-πηκτίνης και
0,8% LM-πηκτίνης). Σε αυτά τα προϊόντα η συναίρεση μειώνεται, τα
οργανοληπτικά χαρακτηριστικά βελτιώνονται όπως και η
επαληψιμότητα. Επίσης υποκαθιστά το άμυλο ή μπορεί σαν μίγμα με
τροποποιημένο άμυλο να δράσει σαν σταθεροποιητής και παράγοντας
δέσμευσης νερού. Η παστερίωση δεν προκαλεί τήξη στην ζελλάνη και
προϊόντα όπως π.χ. ζωοτροφές διατηρούν τα χαρακτηριστικά τους μετά
την θέρμανση και ψύξη, ενώ το ποσοστό που χρησιμοποιείται είναι
μόλις 0,7%.
Αρνητικά φορτισμένα υδροκολλοειδή όπως η ζελλάνη και η
καραγεννάνη αντιδρούν με τις θετικά φορτισμένες πρωτεΐνες του
γάλακτος, και προκαλούν καθίζηση τους. Το φαινόμενο αυτό είναι

Πτυχιακη ΚΙΤΟΥ ΑΝΝΑ

Πτυχιακη ΚΙΤΟΥ ΑΝΝΑ

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Andere mochten auch

Andere mochten auch (15)

Πτυχιακη ΚΙΤΟΥ ΑΝΝΑ