The characteristics of unmodified glucan solutions and their film forming abilities

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201612143285
Title: The characteristics of unmodified glucan solutions and their film forming abilities
Author: Ahola-Iivarinen, Elina
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2016
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201612143285
http://hdl.handle.net/10138/172483
Thesis level: master's thesis
Discipline: Elintarviketeknologia
Food Technology
Livsmedelsteknologi
Abstract: Tutkimuksen kirjallisuusosassa perehdyttiin biofilmeihin, joita tietyt mikrobit tuottavat, ja niiden komponenttien käyttösoveltuvuuteen elintarviketeollisuudessa. Biofilmi koostuu mikrobisoluista ja solunulkoisista tuotteista, kuten polysakkarideista. Eksopolysakkarideihin kuuluvan pullulaanin käytöstä on paljon näyttöä teollisuudessa, ja tässä tutkimuksessa oli tarkoitus selvittää, onko pullulaanin ohella alfa-glukaaneihin kuuluvasta dekstraanista mahdollisuus tehdä itsenäisiä kalvoja. Dekstraani- ja pullulaaniliuoksista mitattiin dynaaminen viskositeetti. Kalvon muodostus veteen dispergoidusta dekstraanista ei onnistunut toistettavasti edes käytettäessä pehmennintä (sorbitoli). Pullulaanikalvoista tutkittiin niiden optisia ominaisuuksia, vesihöyryn- ja hapenläpäisevyyttä sekä vetolujuutta. Lisäksi päällystettiin mekaanisilta ominaisuuksiltaan tunnettua materiaalia, Whatman42-suodatinpaperia, dekstraaniliuoksella. Tämän ansioista voitiin tutkia dekstraanikalvon aiheuttamaa muutosta kyseisen materiaalin vetolujuus- ja läpäisyominaisuuksiin. Pullulaanikalvojen sameusarvot olivat matalia, 2,1–3,9 %, ja kalvot läpäiseviä UVA-, UVB- ja näkyvän valon alueella. Pullulaanikalvojen vetolujuusarvot olivat 47–53 MPa ja Whatman42-materiaalin 10 mPa, jota dekstraanikalvo kasvatti 5–9 MPa. Liuokset käyttäytyivät Newtonisesti, ja niiden suhteelliset viskositeetit olivat alle 10 mPa, poikkeuksena 5-prosenttinen pullulaani, jolla se oli 20 mPa. Pullulaaniliuokset olivat viskoottisempia kuin dekstraaniliuokset. Pullulaanikalvojen ilmanläpäisevyysarvot olivat 10–50 ml/min, dekstraani-sorbitolikalvon 10 ml/min, dekstraanikalvon 200 ml/min ja Whatman42-materiaalin 200–500 ml/min. Pullulaanikalvojen hapenläpäisevyydet olivat <0,1 cm3·μm m -2·d -1·kPa-1. Pullulaanikalvo osoittautui tutkielman perusteella happea läpäisemättömäksi, mutta vesihöyryä melko huonosti kestäväksi materiaaliksi, minkä vuoksi se toimisi paremmin komponenttina komposiittipakkausmateriaaleissa. Tutkimuksen perusteella ilman kemiallista muokkausta dekstraani ei sinällään sovellu itsenäisten kalvojen valmistukseen.In the literature review of this study, the focus was on biofilms that certain microbes produce, and their potential use in food industry. Biofilms consist of microbial cells and extracellular products, e.g., polysaccharides. Pullulan as an exopolysaccharide has many industrial applications and the aim of this study was to explore a new potential alpha-glucan, dextran, and especially its ability to form a stand-alone film. Pullulan and dextran were separately mixed in de-ionized water. The dynamic viscosities of dextran and pullulan solutions were determined. Film formation of dextran was not successful, not even with sorbitol as a plasticizer. The optical properties, water vapor and oxygen permeabilities and tensile strengths of pullulan films were studied. Additionally, Whatman42-filter material was coated with or immersed in dextran solution. Hence the changes in tensile strength and permeability values between a well-known material and dextran treated material could be detected. Pullulan films had low haze values (2.1–3.9%) and they were transparent to UVA-, UVB- and visible light. The tensile strength values of pullulan films were 47–53 MPa. For filter paper, the corresponding values were 10 MPa and application of dextran coating increased it to 15–19 MPa. All polysaccharide solutions exhibited Newtonian behavior and their relative viscosities were <10 mPa, 5% pullulan with viscosity around 20 mPa as an exception. Pullulan solutions had higher viscosities than dextran solutions. The air permeabilities were 10–50 ml/min for pullulan films, 10 ml/min for dextran-sorbitol film, 200 ml/min for dextran film and 200–500 ml/min for Whatman42 material. The oxygen permeability values for pullulan films were <0,1 cm3·μm m-2·d-1·kPa-1. Based on results in this study, pullulan films are impermeable to oxygen. As the films tolerated water vapor poorly, pullulan might be a potential component in packages made of composite materials, as individual packaging material in dry environment or possibly chemically modified to obtain better resistance to water vapor. Our results show that without additional modifications dextran does not form a continuous self-supporting films in these conditions.
Subject: biofilms
polysaccharide
alpha-glucan
pullulan
dextran
film
viscosity
tensile strength
permeability
haze
optical properties
packaging
polysakkaridi
alfa-glukaani
pullulaani
dekstraani
kalvo
viskositeetti
veto-lujuus
läpäisevyys
sameus
optiset ominaisuudet
pakkaus
biofilmi


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record