Αξιοποίηση παραπροϊόντων μανιταριών ως εναλλακτική πηγή πρωτεϊνών και άλλων βιοδραστικών ουσιών

Abstract

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη της ωσμωτικής αφυδάτωσης σε δείγμα τεμαχισμένων παραπροϊόντων (κοτσάνια) μανιταριού (Pleurotus ostreatus) και ο συνδυασμός της με ξήρανση σε ρεύμα αέρα για τη δημιουργία αφυδατωμένων τσιπς ως τελικό προϊόν. Τα μανιτάρια αποτελούν μια πλούσια πηγή πρωτεϊνών και ενέργειας ενώ εκτιμάται ότι ενισχύουν την ανθρώπινη υγεία και μακροζωία. Θεωρούνται υγιεινή τροφή καθώς έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε θερμίδες, υδατάνθρακες, κορεσμένα λιπαρά και νάτριο, δεν περιέχουν χοληστερόλη ενώ είναι πλούσια σε βιταμίνες του συμπλέγματος β, μέταλλα και διαιτητικές ίνες. Λόγω της ιδιαίτερης γεύσης και θρεπτικής αξίας η παραγωγή και κατανάλωση μανιταριών ακολουθεί ακμάζουσα πορεία. Ωστόσο, κατά τη διαδικασία παραγωγής μανιταριών απορρίπτεται ένα μεγάλο ποσοστό παραπροϊόντων με αποτέλεσμα υψηλό περιβαλλοντικό αντίκτυπο για την κοινωνία και κόστος διαχείρισης για τους παραγωγούς. Τα παραπροϊόντα μανιταριών περιλαμβάνουν πίλους, κοτσάνια, μανιτάρια που δεν συμμορφώνονται με τα εμπορικά πρότυπα όσον αφορά στο διαμέτρημα, το σχήμα ή το μέγεθος καθώς και εξαντλημένα υποστρώματα της καλλιέργειας. Επιπλέον, τα μανιτάρια αποτελούν ένα ιδιαίτερα ευαλλοίωτο προϊόν με σύντομη διάρκεια ζωής που περιορίζει την οικονομική και εμπορική τους αξία. Είναι επομένως αναγκαία η εύρεση μεθόδων αξιοποίησης των παραπροϊόντων και αύξησης της διάρκειας ζωής τους. Η διεργασία της ωσμωτικής αφυδάτωσης έχει προταθεί ως ένας αποτελεσματικός τρόπος για την παραγωγή τελικών προϊόντων υψηλής ποιότητας. Αποτελεί μια ήπια θερμική επεξεργασία, που εφαρμόζεται συνήθως ως στάδιο προ επεξεργασίας συμβατικών μεθόδων συντήρησης (όπως ξήρανση ή κατάψυξη), και περιλαμβάνει την εμβάπτιση ενός τροφίμου σε ένα υπερτονικό διάλυμα (συνήθως σακχάρων ή αλάτων). Στην παρούσα μελέτη εφαρμόστηκε συνδυασμός ωσμωτικής αφυδάτωσης και ξήρανσης. Αρχικά, χρησιμοποιήθηκε το στατιστικό εργαλείο της μεθοδολογίας απόκρισης επιφανειών (Response Surface Methodology, RSM) για τη διερεύνηση της επίδρασης της συγκέντρωσης των επιλεγμένων ωσμωτικών μέσων, μαλτοδεξτρίνης (10-30%), ολιγοφρουκτόζης (20-40%), της θερμοκρασίας (30-50 ℃) και της διάρκειας της ώσμωσης (10-120 λεπτά), για την εκτίμηση των βέλτιστων παραμέτρων της ωσμωτικής διαδικασίας για την επεξεργασία των παραπροϊόντων μανιταριών. Στη 7 συνέχεια, με τη βοήθεια του πειραματικού σχεδιασμού Box Behnken διεξήχθησαν τα απαιτούμενα πειράματα. Για κάθε απόκριση, αναπτύχθηκε ένα πολυώνυμο μοντέλο δεύτερης τάξης, και η κατάλληλη στατιστική ανάλυση έδειξε ότι όλοι οι παράγοντες διεργασίας επηρέασαν σημαντικά την απώλεια νερού, την πρόσληψη στερεών, την ενεργότητα νερο, αλλαγές στο χρώμα. Με βάση την προσέγγιση των συναρτήσεων επιθυμητότητας (Desirability Functions) και συγκεκριμένα προκαθορισμένα κριτήρια της διεργασίας (ελαχιστοποίηση αλλαγής χρώματος και ενεργότητας ύδατος/μεγιστοποίηση διατήρησης της φωτεινότητας) εκτιμήθηκαν οι βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας και πραγματοποιήθηκαν επιτυχώς τα αντίστοιχα, ανεξάρτητα πειράματα επαλήθευσης. Οι βέλτιστες συνθήκες που υπολογίστηκαν ήταν: θερμοκρασία στους 38 °C, συγκέντρωση ολιγοφρουκτόζης 40%, συγκέντρωση μαλτοδεξτρίνης 19,3% και διάρκεια ωσμωτικής αφυδάτωσης 80 λεπτά. Η αξιοπιστία της μεθοδολογίας RSM στην πρόβλεψη των αποκρίσεων του πειράματος τεκμηριώνεται από την ικανοποιητική απόκλιση μεταξύ θεωρητικών (προβλεπομένων) και πειραματικών τιμών. Το εύρος των αποκλίσεων κυμαινεται μεταξύ -5,75 με 104,71% με τη μέγιστη απόκλιση να εμφανίζεται στο δείκτη σκληρότητας, λόγω ίσως της μη ικανοποιητικής απόδοσης της πολυωνυμικής εξίσωσης. Η διεργασία της ωσμωτικής αφυδάτωσης ακολουθήθηκε από ξήρανση με θερμό αέρα ώστε να δημιουργηθεί ένα βελτιωμένο τελικό προϊόν με μικρότερο χρόνο ξήρανσης. Η ξήρανση πραγματοποιήθηκε σε 3 διαφορετικές θερμοκρασίες 50, 60 και 70℃ για 4 ώρες με συνεχείς μετρήσεις για τον προσδιορισμό της απώλειας βάρους και μείωσης της ενεργότητας ύδατος (aw ). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι με την προκατεργασία της ώσμωσης ελαττώθηκε σημαντικά ο απαιτούμενος χρόνος ξήρανσης (ειδικά στις ηπιότερες θερμοκρασίες ξήρανσης), άρα και η αναγκαία ενέργεια, (κατά τουλάχιστον 40% για τους 50°C, με το ποσοστό αυτό να μειώνεται στο 20% για τους 60°C και να τείνει να μηδενιστεί στην εντονότερη θερμοκρασία των 70°C), ενώ το τελικό προϊόν έφτασε σε επίπεδα ενεργότητας νερού, aw=0,8404 (50°C), aw=0,7903 (60°C) και aw=0,6999 (70°C).