Wpływ struktury frakcji pektyn rozpuszczalnej w... / Politechnika Lubelska

Środki finansowe przyznane przez Narodowe Centrum Nauki na realizację projektu badawczego

Tytuł projektu: Wpływ struktury frakcji pektyn rozpuszczalnej w słabych alkaliach (DASP) na stabilność fizyczną emulsji

Tytuł w j. angielskim: Influence of structure of the diluted alkali soluble pectin (DASP) fraction on physical stability of emulsion

Numer umowy: UMO-2023/49/N/NZ9/01701

Okres realizacji: 01.02.2024 - 31.01.2027

Wartość projektu: 209 840,00 PLN

Kierownik projektu: dr Adrianna Kaczmarska-Król

Słowa kluczowe: pektyny, emulsje, nanostruktura, enzymy

Streszczenie popularnonaukowe:

Celem proponowanych badań jest określenie wpływu struktury frakcji pektyn rozpuszczalnej w słabych alkaliach (DASP) na stabilność fizyczną emulsji. Frakcja DASP, ekstrahowana węglanem sodu, jest otrzymywana na drodze ekstrakcji sekwencyjnej. Ze względu na swoją charakterystyczną, ulegającą zjawisku samoorganizacji, sieci na mice, która ulegała dezintegracji podczas pozbiorczego dojrzewania owoców i warzyw, frakcja DASP została poddana dalszej charakterystyce. Podejrzewa się, że wtrącenia ramnozy w łańcuchu pektynowym, mogą wpływać na właściwości sieciujące DASP, a co za tym idzie na właściwości żelujące, gdyż większa ruchliwość liniowych segmentów pozwala na zwiększenie stopnia interakcji z otaczającymi cząsteczkami. Na podstawie dotychczasowych badań wykonanych podczas przygotowywania rozprawy doktorskiej, można podejrzewać, że arabinoza bierze udział w tworzeniu sieci pektynowej, ale nie wpływa na wytrzymałość mechaniczną, natomiast ramnoza jest jednym z czynników wpływających na właściwości matrycy pektynowej w roztworze (Projekt nr 2019/ 35/O/NZ9/01387 Preludium BIS1 kierowany przez prof. Artura Zdunka). Zdolność pektyn do tworzenia żeli w roztworach wodnych sprawia, że jest to istotny składnik dla gastronomii i przemysłu spożywczego, a także komponent preparatów kosmetycznych, farmaceutycznych i środków owadobójczych. Ponadto naukowcy dokładają wszelkich starań, aby opracować strukturyzowane emulsje, które są produkowane ekonomicznie i posiadają pożądane cechy jakościowe i funkcjonalne. Jednak nadal istnieje potrzeba lepszego zrozumienia czynników decydujących o właściwościach reologicznych i stabilności układów emulsyjnych, co jest ściśle związane ze sposobem przygotowania, typem i stężeniem emulgatora, temperaturą i innymi czynnikami. Identyfikacja mechanizmów fizycznych i/lub chemicznych odpowiedzialnych za niestabilność emulsji jest kluczowa dla zaprojektowania najskuteczniejszej techniki poprawy jej stabilności. Zdolność żelowania i właściwości lepkie pektyn mogą być wykorzystane do poprawy stabilności emulsji. Wykazano bowiem, że polisacharydy w emulsjach O/W są skuteczne w przygotowaniu emulsji i poprawie ich właściwości reologicznych, ze względu na ich specyficzne cechy i grupy strukturalne. Hydrokoloidy na bazie polisacharydów ściany komórkowej roślin otwierają nowe możliwości projektowania emulgatorów i stabilizatorów, w tym różnych składników żywności, dopasowanych do specyficznych potrzeb konsumentów narażonych na choroby dietozależnych. W ramach projektu postawiono hipotezę, że jednostki ramnozy we frakcji DASP, z przyłączonymi łańcuchami bocznymi arabinozy i galaktozy, tworzące wtrącenia w liniowym regionie homogalakturonianu, mogą wpływać na tworzenie emulsji i/lub właściwości stabilizujące. Kluczowym aspektem proponowanych badań jest zastosowanie specyficznych enzymów, które modyfikują szkielet główny i łańcuchy boczne polisacharydów frakcji DASP. Pozwoli to na precyzyjną kontrolę występowania wybranych elementów strukturalnych w obrębie frakcji oraz określenie wpływu poszczególnych sacharydów na właściwości emulgujące i stabilizujące emulsję. Źródłem pektyny będą jabłka, szeroko stosowane w przemyśle sokowniczym, będące produktem odpadowym. Właściwości emulsji stabilizowanych DASP w odniesieniu do ich cech strukturalnych zostaną ocenione metodami eksperymentalnymi, polegającymi na określeniu szeregu właściwości fizykochemicznych i emulgujących oraz stabilności fizycznej emulsji. Ocena zależności między strukturą a funkcją pozwoli na szersze zagospodarowanie odpadów, zarówno pektyn pochodzących z odpadów roślinnych, jak i produktów ubocznych procesów technologicznych oraz wykorzystanie pektyn pozyskanych z ściśle określonych źródeł do bardzo konkretnych celów.