Method development and identification of plant-based proteins on 316L stainless steel with surface spectroscopic methods
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Metodutveckling och identifiering av växt-baserade proteiner i kontakt med 316L rostfritt stål med ytspektroskopi (Swedish)
Abstract [sv]
Syftet med denna avhandling, som en del av FOSMET-projektet, var att utveckla metoder för att detektera växtbaserade biomolekyler på ytor av rostfritt stål (SS) med hjälp av infraröd (IR) och fluorescensspektroskopi. Trots den betydande ökningen av växtbaserade livsmedel i livsmedelsindustrin finns det en brist på förståelse för hur dessa påverkar material i kontakt med livsmedel (FCM), såsom rostfritt stål. Det finns även ett behov av att utvärdera hur FCM påverkar livsmedelssäkerheten ur ett konsumentperspektiv. FOSMET-projektet syftar till att täppa igen dessa kunskapsluckor och hjälpa industrin att anpassa sig till de nya kraven.
I den aktuella studien utsattes SS 316L för lösningar av kommersiellt risproteinkoncentrat (RPC) med varierande koncentrationer under perioder om 24 eller 48 timmar vid rumstemperatur. Kuponger av SS, inklusive sådana som inte exponerats för protein, undersöktes med fluorescens- och infraröd spektroskopi. Analyserna visade att exponering för 0,1 g/L och 1 g/L RPC-lösning inte resulterade i signifikanta spektrala skillnader jämfört med de oexponerade kupongerna. Däremot kunde amid III-banden detekteras med hjälp av IR efter exponering för 10 g/L RPC under 48 timmar, även efter det att kupongerna sköljts innan torkning. Proteinadsorption bekräftades också av parallella data som erhölls med röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) och kvartskristallmikrovåg (QCM) genomförda inom ramen för FOSMET-projektet.
Lösningarna som innehöll 0,1 g/L, 1 g/L RPC och blankprover från SS-exponeringstesterna analyserades med atomabsorptionsspektroskopi (AAS) för att bedöma graden av metallfrisättning. Andelen frisatt metall visade sig ligga nära detektionsgränsen och bakgrundsnivåerna. De kvantifierade värdena visade sig ligga långt under de maximala nivåer som fastställts av olika riktlinjer för att säkerställa konsumentsäkerheten.
Abstract [en]
The aim of this thesis, as a part of the FOSMET project, was to develop methods for detecting plant-based biomolecules on the surface of stainless steel (SS) using infrared (IR) and fluorescence spectroscopy. Despite the significant growth in the incorporation of plant-based foodstuffs in the food industry, there is a lack of understanding regarding how they impact food contact materials (FCM), such as stainless steel. Similarly, there is a need to evaluate how FCM affects the safety of food from a consumer perspective. The FOSMET project aims to address these gaps and assist the industry in adapting to these new demands.
In the current study, SS 316L was subjected to exposure to solutions of commercial rice protein concentrate (RPC) with varying concentrations for durations of 24 or 48 h at room temperature. Metal coupons, including those not exposed to protein, were examined using fluorescence and infrared spectroscopy. Analysis showed that exposure to 0.1 g/L and 1 g/L RPC solution did not result in significant spectral differences compared to the unexposed coupons. However, exposure to 10 g/L RPC for 48 h led to the detection of the amide III band on the IR spectra, even after the coupons were rinsed before drying. Protein adsorption was also supported by the data obtained with X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Quartz Crystal Microbalance (QCM) in the scope of FOSMET project.
The solutions containing 0.1 g/L, 1 g/L RPC, and blank from the SS exposure tests were subjected to analysis using Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) to assess the degree of metal release. The migration levels of the metals were found to be near the limit of detection and background levels. Moreover, it was quantified well below maximum values set by various guidelines, ensuring consumer safety.
Place, publisher, year, edition, pages
2024.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2024:347
Keywords [en]
Rice protein concentrates, 316L stainless steel, Food contact application, Protein adsorption, Metal release
Keywords [sv]
Risproteinkoncentrat, 316L rostfritt stål, livsmedelskontakt, proteinadsorption, metallfrisättning
National Category
Other Chemistry Topics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-354126OAI: oai:DiVA.org:kth-354126DiVA, id: diva2:1901687
Subject / course
Chemical Science and Engineering
Educational program
Degree of Master - Molecular Science and Engineering
Supervisors
Examiners
2025-04-012024-09-30