Ανασκόπηση στη χρήση των παλμικών ηλεκτρικών πεδίων (ΠΗΠ) για  την εκχύλιση βιοδραστικών ουσιών από φυτά και παραπροϊόντα  βιομηχανίας τροφίμων

Πριλή, Ευσταθία-Δήμητρα

Review of the application of pulsed electric fields technology (PEF) for the extraction of bioactive compounds from plants and by-products of food industries

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Πριλή, Ευσταθία-Δήμητρα

Date

2021-08-31

Advisor

Στρατή, Ειρήνη

Μεταπτυχιακή Εργασία (2.847Mb)

Keywords

Παλμικά Ηλεκτρικά Πεδία ; Εκχύλιση ; Βιοδραστικών συστατικών ; Παραπροϊόντα τροφίμων ; Φυτά

Abstract

Η ιστορία της ανθρωπότητας με την ιστορία της τεχνολογίας θα μπορούσαν να θεωρηθούν ως δύο έννοιες απόλυτα αλληλένδετες. Η τεχνολογική πρόοδος εξυπηρέτησε με την πάροδο των ετών πολλά ζητήματα που απασχόλησαν τον άνθρωπο, ένα από τα σημαντικότερα είναι η διατροφή και τα τρόφιμα. Η επιστήμη έχει στραφεί στην ανάπτυξη υψηλής ποιότητας, θρεπτικών και ασφαλών τροφίμων και την εκχύλιση βιοδραστικών συστατικών από αυτά που μπορούν παράλληλα να λειτουργήσουν ως φυτοχημικά, φαρμακευτικά φυσικά προϊόντα με ανάλογη δράση για τον ανθρώπινο οργανισμό. Η τεχνολογία Παλμικών Ηλεκτρικών Πεδίων (ΠΗΠ) που χρησιμοποιείται ως μέθοδος συντήρησης, αδρανοποίησης μικροοργανισμών θα μελετηθεί ως μέθοδος εκχύλισης βιοδραστικών συστατικών και θα μας απασχολήσει στη διατριβή που ακολουθεί. Ο κλάδος της επεξεργασίας & συντήρησης των τροφίμων εξελίχθηκε από τις συμβατικές μεθόδους επεξεργασίας σε εναλλακτικές, οικολογικές ή αλλιώς «πράσινες» τεχνικές που επιβαρύνουν λιγότερο το περιβάλλον με χαμηλές θερμοκρασίες, σύντομους χρόνους επεξεργασίας και χαμηλή κατανάλωση διαλυτών, σημαντικότερος εκπρόσωπος των οποίων είναι η προαναφερόμενη μέθοδος. Στη συνέχεια της εργασίας αναλύονται τα βασικά μέρη του συστήματος ΠΗΠ και ο τρόπος λειτουργίας της μεθόδου, γίνεται αναφορά στα βιοδραστικά συστατικά και στις μεθόδους εκχύλισης τους, ενώ σημαντικό σημείο της μελέτης είναι το εάν οι συμβατικές μέθοδοι εκχύλισης είναι προτιμότερο να αντικατασταθούν από οικολογικές μεθόδους βάσει των πλεονεκτημάτων και περιορισμών που έχουν αυτές.Στο βασικό μέρος της εργασίας αναλύονται οι γενικές εφαρμογές της μεθόδου ΠΗΠ στην αδρανοποίηση των μικροοργανισμών, στη συντήρηση των τροφίμων, στην ενζυμική αδρανοποίηση, ως προεπεξεργασία για την ανάκτηση βιοδραστικών συστατικών, ως προεπεξεργασία για τη συντήρηση, την αφυδάτωση των τροφίμων,την επιτάχυνση της ωρίμανσης των ζυμούμενων τροφίμων κ.α. Στη συνέχεια, μελετώνται δύο γενικές κατηγορίες από τις οποίες εκχυλίζονται βιοδραστικές ουσίες με την τεχνολογία Παλμικών Ηλεκτρικών Πεδίων, συγκεκριμένα τα φυτικά τρόφιμα/φυτά και τα παραπροϊόντα βιομηχανίας τροφίμων. Εξετάζονται εναλλακτικές συνθήκες επεξεργασίας που έχουν εφαρμοστεί και μελετηθεί με ΠΗΠ για κάθε τρόφιμο και γίνεται σύγκριση της απόδοσης με τις άλλες μεθόδους εκχύλισης συμβατικές και μη. Συνοψίζοντας, θα αναλυθούν τα συμπεράσματα από την μελέτη ενώ θα γίνουν προτάσεις προκείμενου να εμβαθύνει κάποιος μελλοντικά στην συγκεκριμένη εφαρμογή για συμβολή και περαιτέρω εξέλιξη των λειτουργικών τροφίμων.

Abstract

The history of humankind and the history of technology could be considered as two completely interconnected concepts. Technological advances have served over the years many issues that have concerned the humanity, two of the most important are the nutrition and the food products. Science has focused on developing high quality,nutritious and safe products and extracting bioactive compounds from them that can act as phytochemical, medicinal natural products with similar action for the human body. The Pulse Electric Field technology (PEF), that is used as a method of preservation, inactivation of microorganisms, will be studied as a method of extraction of bioactive compounds and will concern us in the dissertation that will be developed below. The food processing & preservation industry has evolved from conventional processing methods to alternative, ecological or otherwise "green" technologies, eco-friendly to the environment, of low temperatures, short processing times & low consumption of solvents and the Pulsed Electric Fields Technology is the most important representative of them.Consequently, the basic parts of the PEF system and the way of operation of the method are analyzed,a reference will be made to the bioactive compounds and their extraction methods, while an important point of the study is whether conventional extraction methods are better to be replaced by the ecological methods, based on their advantages and limitations.The main part of the work analyzes the general applications of the PEF technology in the inactivation of microorganisms, in food preservation, in enzyme inactivation, in the recovery of bioactive compounds as a pre-treatment for preservation, in dehydration of food, in the acceleration of food etc.Subsequently, the two general categories from which bioactive compounds are extracted with Pulse Electric Field technology are studied: the food industry by products and plant food products / plants. The extraction yield of bioactive compounds of these products by the PEF Technology is compared with other conventional and non-conventional extraction methods.In summary, the conclusions from the study will be analyzed while suggestions will be given in order for someone to deepen in the future in the specific application for further development of functional foods.