Plant-based polysaccharide-protein hydrogels and films
2022 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Växtbaserade polysackarid- och protein hydrogeler och filmer (Swedish)
Abstract [sv]
Valorisering av sidoströmmar bestående av biomassa blir allt viktigare för förbättrad cirkularitet och minskad avfallsgenerering. Bearbetning av vete till mjöl skapar en sidoström på cirka 105 M ton världen över varje år i form av vetekli. Denna förnybara biomassa har en hög förekomst av polysacckarider. Polysacckarider har tidigare visat sig ha potential som komponent i biomaterial såsom hydrogeler och biofilmer framställda genom enzymatisk respektive kemisk tvärbindning. Material av polysackarider och proteiner får mer uppmärksamhet eftersom de möjliggör produktion av material med sina kombinerade kemiska, fysikaliska och funktionella egenskaper. Hydrogeler och biofilmer har framställts av spannmål proteiner och polysackarider i en tidigare studie från vår forskargrupp. Tillämpligheten av de villkor som används för produktionen av dessa biomaterial användes i denna studie för att undersöka ytterligare två andra växtproteiner. Denna studie visar att hybridhydrogeler och biofilmer kan framställas av polysackarider och andra växtproteiner. Viskoelastiska egenskaper hos hydrogelerna kan kontrolleras genom tillsats eller frånvaro av enzymer i kombination med regenerering och/eller proteindenaturering. Tillämpningar av dessa som textureringsmedel i livsmedelsprodukter skulle därför kunna användas för att erhålla önskad textur med ökad näring på grund av tillsatsen av proteiner och hälsofördelar förknippade med de prebiotiska egenskaperna hos polysackariderna. Biofilmer producerade i denna studie antydde att kemisk tvärbindning inträffade i filmerna, vilket bevisas av FTIR-spektra. Användning av dessa i livsmedelsförpackningar behöver utredas ytterligare för att säkerställa lämpliga egenskaper.
Abstract [en]
Valorization of biomass side streams is becoming more and more important for improved circularity and decreased waste generation. Processing of wheat into flour creates a side stream of approximately 105 M tonnes worldwide every year in the form of wheat bran. This renewable biomass has a high abundance of the polysaccharides. Polysaccharides has previously proven to have a large potential as a component in biomaterials such as hydrogels and biofilms produced by enzymatic and chemical cross-linking, respectively. Materials of polysaccharides and proteins are gaining attention as they allow for production of materials with their combined chemical, physical and functional properties. Hydrogels and biofilms have been produced from cereal proteins and polysaccharides in a recent study from our research group. The applicability of the conditions used for the production of these biomaterials were used in this study to investigate two additional plant proteins. This study shows that hybrid hydrogels and biofilms can be produced from polysaccharides and plant proteins using the same conditions as for cereal materials. Viscoelastic properties of these hydrogels can be controlled by the addition or absence of enzymes in combination with regeneration and/or protein denaturation. Applications of these as texturizing agents in food products could therefore be used to obtain desired texture with increased nutrition due to the addition of proteins and health benefits associated with the prebiotic properties of the polysaccharides. Biofilms produced in this study suggested that chemical cross-linking occurred in the films, evidenced by FTIR spectra. Utilization of these in food packaging needs further investigation to ensure suitable properties.
Place, publisher, year, edition, pages
2022.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2022:177
Keywords [en]
Wheat bran, Polysaccharides, Extraction, Biomaterials, Plant proteins, Hybrid hydrogels, Hybrid biofilms
Keywords [sv]
Vetekli, Polysackarider, Extraktion, Biomaterial, Växtproteiner, Hybrida hydrogeler, Hybrida biofilmer
National Category
Industrial Biotechnology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-314450OAI: oai:DiVA.org:kth-314450DiVA, id: diva2:1672882
Subject / course
Biotechnology
Educational program
Master of Science - Industrial and Environmental Biotechnology
Supervisors
Examiners
2022-06-202022-06-202022-06-27