Physical and oxidative stability of modified faba bean protein isolate (FBPI) in oil-in-water emulsions

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5805-5
Title: Physical and oxidative stability of modified faba bean protein isolate (FBPI) in oil-in-water emulsions
Author: Liu, Chang
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry
Doctoral Programme in Food Chain and Health
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-03-13
Language: en
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5805-5
http://hdl.handle.net/10138/310278
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Faba bean is a legume that is not only rich in proteins but also is well adapted to the short growing seasons in the Nordic and Baltic countries. Considering the economic cost and sustainability issues, growing interests are focused on plant proteins. In this study, the potential applications of modified faba bean protein isolate (FBPI) in oil-in-water (O/W) emulsions were investigated. The overall aim of the research was to study how different modifications of FBPI affected the physical and oxidative stability of O/W emulsions. Modification of FBPI by microbial transglutaminase (MTG) induced protein cross-linking. MTG treatments for longer time (120 and 240 min) induced excessive surface hydrophobicity, resulting in decreased emulsifying activity and physical stability of emulsions. On the other hand, a short time (60 min) MTG treatment improved FBPI’s potential to maintain the physical stability while improving lipid oxidative stability of the emulsion. This might be attributed to thicker interfacial layer, larger droplet size, and protective effect of protein. Alcalase hydrolysis of FBPI to a degree of hydrolysis (DH) of 4% produced an emulsion with improved physical stability and least of lipid oxidation while maintaining protein oxidative stability as compared to emulsions prepared with native and extensively hydrolyzed (DHs of 9 and 15%) FBPI. FBPI hydrolysates with DH of 4% exhibited molecular weight better applicable to interfacial layer stability, increased surface net charge for more repulsive electrostatic force, and increased hydrophobicity. Considering the important role of interfacial layer thickness in emulsion stability, FBPI and chitosan (CH) were associated in different ways to construct different types of interfacial layer. Emulsions with layer-by-layer (LBL) interfacial structure not only showed better physical stability, but also had superior oxidative stability. This might be attributed to that CH assisted in forming LBL interface, which increased the interfacial layer thickness/compactness and maintained the interfacial protein adsorption. In conclusion, the emulsifying functionality of FBPI, and thereby the stability of FBPI containing O/W emulsions can be improved by different ways of modifications via several mechanisms.Kasvikunnan proteiinit ovat lisääntyvän kiinnostuksen kohteena niin taloudellisten kuin kestävän kehityksen näkökulmasta. Palkokasveista härkäpapu sisältää runsaasti proteiinia ja on lisäksi hyvin sopeutunut Pohjoismaiden Baltian maiden lyhyeen kasvukauteen. Väitöskirjatyössä tutkittiin härkäpavusta eristetyn proteiinijakeen ominaisuuksia käyttäen mallina öljy-vedessä emulsiota. Tutkimuksessa osoitettiin, että proteiinijakeen erilaiset käsittelyt vaikuttavat emulsioiden pysyvyyteen ja hapettumiskestävyyteen ja siten proteiinijakeen soveltuvuuteen elintarvikkeiden ainesosana. Lyhytkestoinen (60 min) proteiinijakeen käsittely mikrobiperäisellä transglutaminaasi (MTG) entsyymillä paransi emulsion pysyvyyttä ja hapettumiskestävyyttä toisin kuin pitkäkestoinen (120 ja 240 min) käsittely. Tämä johtuu öljyn ja veden välisen rajapinnan paksuuntumisesta proteiinien ristiinsitoutuessa sekä partikkelikoon suurenemisesta. Myös proteiinijakeen käsittely alkalaasi entsyymillä paransi emulsion pysyvyyttä ja hapettumiskestävyyttä, mutta ainoastaan hydrolyysiasteen ollessa alhainen (4 %). Öljyn ja veden välisen rajapinnan merkitystä emulsiossa tutkittiin myös lisäämällä härkäpavuista eristetyn proteiinijakeen joukkoon kitosaania. Tutkimuksessa havaittiin, että sillä miten proteiinijae ja kitosaani lisätään emulsioon on merkitystä. Rajapinnan muodostaminen kerros kerrokselta – tekniikalla (engl. layer-by-layer) osoittautui parhaimmaksi sekä emulsion pysyvyyden että hapettumiskestävyyden kannalta. Tämä johtunee kitosaanin rajapinnan paksuutta/kompaktiutta sekä proteiinin adsorptiota lisäävästä vaikutuksesta.
Subject: Food Science
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Physical.pdf 2.892Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record