Μελέτη της επίδρασης των παραμέτρων της διεργασίας υπερυψηλής υδροστατικής πίεσης στα ένζυμα της τομάτας και εφαρμογή για την παραγωγή προϊόντων με επιθυμητά χαρακτηριστικά

Abstract

The objective of this work was to study the application of High Hydrostatic Pressure (HHP) on quality attributes of tomato products. The effect of high hydrostatic pressure processing (0,1-800 MPa, 40-80°C) on the endogenous tomato enzymes, pectin methylestarase (PME) and polygalactouronase (PG), was kinetically studied, using three different tomato varieties: Cherrelino and two industrial hybrids namely Oval Red and Red Sea. For Cherrelino variety, the decrease of enzyme activity during thermal and pressure inactivation for both PME and PG followed first-order kinetics. PME was found to be pressure-stable while an antagonistic effect of pressure and temperature was observed. On the contrary, PG was more pressure sensitive than PME. PG inactivation rate constant increased with increasing pressure at all temperatures tested indicating a synergistic effect of pressure and temperature. HHP processing at selected processing conditions, did not significantly affect the color and lycopene content of tomato juice, while allowing total PG inactivation with concurrent remaining PME activity leading to high quality products in terms of viscosity and textural properties. PG inactivation for Oval Red and Red Sea, in both thermal and high pressure processing, deviated from 1st order kinetics and was described by an nth order model. PG was found to be thermotolerant. Red Sea PG was found to be more temperature sensitive than Oval Red PG. On the other hand PG activity was extremely sensitive when thermal treatment was combined with pressure. PME inactivation, for both tomato varieties, followed first order kinetics in all tested process conditions. Red Sea PME inactivation was more temperature sensitive than the PME in Oval Red tomato juice. However, PME was found to be extremely pressure stable, indicating an antagonistic effect of pressure and temperature. Quality characteristics of slightly concentrated tomato juice produced from Red Sea tomatoes processed at selected HHP conditions were evaluated. Cold break treatment and high pressure processing did not affect the color of tomato juice, while during hot break a color deterioration was observed. Pressure treatment led to products of higher viscosity. Increase in applied pressure resulted in an increase in product viscosity and improved consistency. According to the overall results, HHP could be used to replace the traditional industrial tomato processing leading to products with superior quality characteristics.

Αντικείμενο της διατριβής αποτέλεσε η μελέτη της εφαρμογής της Υπερυψηλής Υδροστατικής Πίεσης (ΥΥΠ) στην παραγωγή προϊόντων τομάτας ανώτερης ποιότητας. Μελετήθηκε η επίδραση των συνθηκών επεξεργασίας (0,1-800 MPa, 40-80°C) στα ένζυμα της τομάτας, Πηκτινομεθυλεστεράση (PME) και Πολυγαλακτουρονάση (PG), η δράση των οποίων καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τα ρεολογικά χαρακτηριστικά των προϊόντων τομάτας. Χρησιμοποιήθηκε η ποικιλία τομάτας Cherrelino και τα υβρίδια Oval Red και Red Sea. Για την ποικιλία Cherrelino, η απενεργοποίηση και των δύο ενζύμων ακολούθησε κινητική πρώτης τάξης. Η PME εμφανίστηκε ιδιαίτερα ανθεκτική στην πίεση, με την πίεση και τη θερμοκρασία να έχουν ανταγωνιστική δράση. Αντιθέτως, η PG παρουσιάστηκε περισσότερο ευαίσθητη. Η πίεση και η θερμοκρασία έδρασαν συνεργιστικά στην απενεργοποίηση της PG στις περισσότερες συνθήκες επεξεργασίας. Η επεξεργασία με ΥΥΠ χυμού σε επιλεγμένες συνθήκες είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση του χρώματος και της περιεκτικότητας σε λυκοπένιο του χυμού. Με την επεξεργασία με ΥΥΠ επιτεύχθηκε ολική απενεργοποίηση της PG με ταυτόχρονη διατήρηση της ενεργότητας της PME, οδηγώντας σε προϊόν με μεγαλύτερο ιξώδες. Στην περίπτωση των υβριδίων βιομηχανικής χρήσης η απενεργοποίηση της PG βρέθηκε ότι ακολουθεί κινητική νιοστής τάξης. Η PG εμφανίστηκε ιδιαίτερα ανθεκτική στη θερμική επεξεργασία σε ατμοσφαιρική πίεση, ενώ βρέθηκε ιδιαίτερα ευαίσθητη στη συνδυασμένη εφαρμογή πίεσης και θερμοκρασίας. Η απενεργοποίηση της PME ακολούθησε κινητική πρώτης τάξης σε όλες τις συνθήκες επεξεργασίας και για τα δύο υβρίδια βιομηχανικής τομάτας. Η PME εμφανίστηκε ευαίσθητη στη θερμοκρασία. Η PME υβριδίου Red Sea εμφάνισε μεγαλύτερους ρυθμούς απενεργοποίησης από την PME υβριδίου Oval Red, υποδηλώνοντας ένα πιο ευαίσθητο στη θερμική επεξεργασία ένζυμο. Αντιθέτως η PME εμφανίστηκε ανθεκτική κατά την επεξεργασία με ΥΥΠ, υποδεικνύοντας ανταγωνιστική δράση της πίεσης και της θερμοκρασίας στην απενεργοποίηση του ενζύμου. Η PME υβριδίου Oval Red εμφάνισε μεγαλύτερους ρυθμούς απενεργοποίησης από την PME υβριδίου Red Sea. Στη συνέχεια παρήχθη χυμός από τομάτες Red Sea επεξεργασμένες με ΥΥΠ. Η επεξεργασία δεν επηρέασε το χρώμα του χυμού, ενώ επιτεύχθηκε επιλεκτική απενεργοποίηση των ενζύμων, οδηγώντας σε προϊόν με μεγαλύτερο ιξώδες και συνεκτικότητα. Λαμβάνοντας υπόψη τις δυνατότητες και τα πλεονεκτήματα που προσφέρει η τεχνολογία της ΥΥΠ, όπως προέκυψαν από την παρούσα διατριβή, η ΥΥΠ προβάλει ως μια εναλλακτική μέθοδος επεξεργασίας των προϊόντων τομάτας.