No description available.

No description available.

Channel catfish raising is an important aquaculture in the United States. Mississippi ranks No.1 in catfish production for continuous 4 years. However, catfish fillet processing generates huge amount of by-products, including heads, bone frames, visceras and skins, which contain significant amount of proteins. Removing and utilization of proteins from the by-product would add value to the catfish industry. Collagen was extracted from catfish skin by: (1) acid extraction; (2) homogenization-aided; and (3) pepsin-aided extraction methods. Kinetic analysis of the extraction was performed. SDS-PAGE was performed to analysis the composition of proteins in collagens extracted under different conditions. Collages extracted by three methods was characterized by solubility test, zeta potential, circular dichroism and gel strength. Protein recovery rate from minced skin extracted with pH 2.4 HCl containing 23.6 KU/g pepsin was the highest (64.19%). Papain, ficin, bromelain, neutrase, alcalase, protamex, novo-pro D and thermolysin were used for the hydrolysis of the mixture of heads and frames. Proteolytic activities of these proteases were examined using AzocollTM as a standard substrate. Degree of hydrolysis (DH) of hydrolysates and enzyme reaction kinetics were investigated. Results indicated that thermolysin had the highest activity (82.9×107 AzU/g) at 50 °C when using AzocollTM as the substrate. Ficin (80 AzU/g) was the most efficient in hydrolyzing the proteins in the ground catfish by-product (DH reaching 71.88%) in 120 min at 30°C among all the enzymes. Thermolysin could be used for industries to hydrolyze protein by-products in terms of hydrolysis efficiency and economy. The hydrolysis curves fit the Peleg model very well, all with R2 higher than 0.91. Myofibrillar proteins were extracted from the mixture of heads and frames with different pH conditions, and made into protein gels. Transglutaminase (TGase) was incorporated to improve the gel structure. Solubility and secondary structures of extracted myofibrillar proteins were studied. Gelling properties of the protein sol were studied by dynamic rheological measurement. Physicochemical, textural and thermal properties of protein gels treated with TGase were investigated. Protein pattern changes of TGase treated protein gel was studied by SDS-PAGE. Results indicated that alpha-helicity of myofibrillar proteins decreased with extraction pH over 9. Storage modulus (G’) of protein sol decreased as the increase of extraction pH. Rheological measurement of TGase treated protein sol showed that excessive TGase could weaken the gel structure. This study provides systematic information for the catfish fillet processing industry to utilize the by-products.

Syftet med detta masterprojekt var att undersöka möjligheten att använda biobaserat, mjukgjort natriumalginat (NaAlg) som enzymbärare. Alginaterna görs traditionellt bearbetbara genom att tillsätta olika mjukgörare, såsom polyoler (glycerol, sorbitol, etc.), i detta arbete användes glycerol. Den experimentella aspekten av projektet involverade beredning i laboratorieskala av prover, som omfattade blandning, varmpressning, potentiell behandling med nedsänkning i kalciumbad och efterföljande torkning. Förlusten av kemikalier under bearbetningen kvantifierades med hjälp av termogravimetrisk analys (TGA) och ultraviolett-synlig spektroskopi (UV-Vis). De preparerade bearbetade proverna karakteriserades genom extraktionsexperiment. Under den första halvan av projektet undersöktes färgämnesladdningen av proverna för enkelhets skull. Senare byttes den laddade föreningen ut mot enzymer. UV-Vis-mätningar användes i båda fallen för att effektivt karakterisera proverna. De initialt preparerade mjukgjorda natriumalginatproverna var för känsliga och löstes lätt i vatten. Följaktligen utfördes experiment för att förbättra stabiliteten hos matrisen till en tillräcklig nivå genom jonbyte av natriumjoner till kalciumjoner. Denna process förbättrade avsevärt vattenstabiliteten hos proverna. Av resultaten verkar det som om frisättningen av den laddade föreningen kan kontrolleras genom jonbytesbehandlingen. När väl förbättrad vattenstabilitet hos matrisen upptäcktes, undersöktes effekten av mjukningsmedlet genom att ändra blandningsförhållandet för glycerol. Det visade sig att nivån av glycerol i provet är omvänt proportionell mot den laddade föreningens återhållbarhet. De enzymladdade proverna implementerades först med användning av lipasenzymer på grund av att de var lättillgängliga i laboratoriet. Inom kort visade det sig att analysen för att kvantifiera lipasaktivitet utförs i 2-metyl-2-butanol (2M2B), vilket inte orsakade någon svullnad i proverna som observerats tidigare. Därför byttes det laddade enzymet till Horseradish Peroxidase (HRP). Det visade sig att HRP-laddade prover hade aktivitet efter bearbetning. De vattenstabiliserade HRP-laddade proverna hade mätbar aktivitet under fyra timmars exponering för analysen. Förutom enzymatisk analys övervakades frisättningsprofilen för protein också med användning av Bradford-analysen. Man såg att efter en initial måttlig frisättning av enzymerna, planade frisättningen ut och upphörde efter fyra timmar. Resultaten av Bradford-analysen överensstämde med de enzymatiska aktivitetsmätningarna. Det bör noteras att den ursprungliga formuleringen av projektet var starkt baserad på en nyligen utvecklad bearbetningsmetod, extrudering för alginatkompositer. Tyvärr gjordes inga tester med extrudering på grund av tekniska svårigheter med instrumentet. / The aim of this master project was to investigate the possibility to use bio-based, plasticized sodium alginate (NaAlg) as enzyme carrier. The alginates are traditionally made processable by adding various plasticizers, such as polyols (glycerol, sorbitol, etc.), in this work glycerol was used. The experimental aspect of the project involved the lab-scale preparation of samples, which encompassed compounding, hot pressing, potential treatment with a calcium bath immersion, and subsequent drying. The loss of chemicals during processing was quantified using Thermogravimetric analysis (TGA) and Ultraviolet-Visible spectroscopy (UV-Vis). The prepared processed samples were characterized by extraction experiments. In the first half of the project, the colorant loading of the samples was investigated for simplicity. Later the loaded compound was exchanged for enzymes. UV-Vis measurements were employed in both cases to characterize the samples effectively. The initially prepared plasticized sodium alginate samples were too sensitive and readily dissolved in water. Consequently, experiments were performed to improve the stability of the matrix to a sufficient level by ion exchange of sodium ions to calcium ions. This process significantly improved the water stability of the samples. From the results, it seems the release of the loaded compound can be controlled by the ion exchange treatment. Once enhanced water stability of the matrix was found, the effect of the plasticizer was investigated by changing the mixing ratio of glycerol. It was found that the level of glycerol in the sample is inversely proportional to the restrainability of the loaded compound. The enzyme loaded samples first were implemented by the use of lipase enzymes due to being readily available in the laboratory. Shortly, it was found that the assay to quantify lipase activity is performed in 2-methyl-2-butanol (2M2B), which did not cause any swelling in the samples as observed before. Therefore, the loaded enzyme was switched to Horseradish Peroxidase (HRP). It was found that HRP loaded samples possessed activity after processing. The water stabilized HRP loaded samples possessed measurable activity over four hours of exposure to the assay. In addition to enzymatic assay, the release profile of protein was also monitored using Bradford assay. It was seen that after an initial moderate release of the enzymes, the release leveled off and stopped after four hours. The results of the Bradford assay aligned with the enzymatic activity measurements. It should be noted, that the original formulation of the project was heavily based on arecently developed processing method, extrusion for alginate composites. Unfortunately,no tests were performed with extrusion due to technical difficulties with the instrument.

Tesis por compendio / [EN] The main goal of this Thesis was to determine the influence of the main processing stages involved in obtaining natural extracts with high antioxidant potential from byproducts originating in the olive oil industry. Firstly, the effect of freezing and/or the drying methods applied to olive oil byproducts on the polyphenol content and antioxidant capacity of the extracts subsequently obtained was addressed. For this purpose, two byproducts were considered: olive leaves and olive pomace. Secondly, the feasibility of intensifying the extraction of olive leaf polyphenols by means of a new technology, such as power ultrasound, was approached taking both compositional and kinetic issues into account. Thirdly, how the processing conditions (drying and extraction) influence the extract's stability was evaluated. Thus, on the one hand, extracts obtained from olive leaves were subjected to in vitro digestion or dehydrated and stored at different conditions. Finally, the possibility of obtaining a dried vegetable matrix (apple) rich in olive leaf phenolic compounds was explored by addressing the influence of apple pretreatments (blanching and freezing) and drying on the final retention of infused phenolics. The antioxidant potential of extracts and the retention of infused polyphenols in apple were evaluated by means of the total phenolic content and antioxidant capacity analysis, as well as the identification and quantification of the main olive leaf polyphenols by HPLC-DAD/MS-MS. Moreover, in apple samples, the polyphenol oxidase and peroxidase activity and microstructure were also analyzed. The experimental results highlighted that both drying and freezing methods significantly (p<0.05) influenced the concentration of the main polyphenols identified in the olive leaf extracts. Thus, drying at the highest temperature tested was the best processing condition in which to obtain extracts with high antioxidant capacity and phenolic content. Ultrasound application was found to be a relevant, non-thermal way of speeding-up the antioxidant extraction from olive leaves. Thus, by appropriately tuning-up the process variables, the ultrasonic assisted extraction shortened the extraction time from the 24 h needed in conventional extraction to 15 min, without modifying either the extract composition or the antioxidant potential. As far as extract stability is concerned, the processing conditions used for obtaining the olive leaf extracts did not have a meaningful influence on bioaccessibility. Regardless of the method used, stabilizing the extracts by means of dehydration only reduced both the antioxidant capacity and the total phenolic content by around 10 %. Moreover, storage conditions did not show a significant (p<0.05) effect on the antioxidant potential of the extracts for 28 days of storage. A stable dried product (apple), rich in natural phenolic compounds (from olive leaves or tea extracts), was obtained by combining drying-impregnation-drying steps. However, it should be considered that the role of fresh apple drying on the retention of infused olive leaf polyphenols was more important than the further drying of the impregnated apple. In overall terms, olive leaves can be considered a potential source of natural phenolic compounds. Notwithstanding this, the previous drying and freezing steps applied in the raw material processing are decisive factors in the obtaining of natural extracts with high antioxidant potential. Moreover, enhancing the extraction by applying power ultrasound was stated as a non-thermal way of shortening processing times. The stability of olive polyphenols during storage and in vitro digestion was closely related to the individual component considered. Finally, the exploitation of olive leaf extracts as a means of enriching solid foodstuffs requires the use of porous solid matrices free of oxidative enzymes. / [ES] El objetivo principal de esta Tesis fue determinar la influencia de las principales etapas de procesado implicadas en la obtención de extractos naturales con alto potencial antioxidante a partir de los subproductos originados en la industria del aceite de oliva. En primer lugar, se evaluó el efecto de los métodos de congelación y/o secado de la materia prima (hojas y orujo), sobre el contenido polifénolico y la capacidad antioxidante de los extractos. En segundo lugar, se abordó la intensificación de la extracción de polifenoles de hoja de olivo con ultrasonidos de potencia, teniendo en cuenta: composición y la cinética del proceso. A continuación, se estudió cómo las condiciones de procesado (secado y extracción) podían influir en la estabilidad de los extractos. Así, extractos de hojas de olivo fueron sometidos a digestión in vitro o deshidratados y almacenados a distintas condiciones. Por último, se exploró la posibilidad de obtener una matriz vegetal deshidratada (manzana) y rica en compuestos fenólicos de hoja de olivo. Para ello, se evaluó la influencia de los pretratamientos de la manzana (escaldado y congelación) y del secado en la retención final de los polifenoles impregnados. El potencial antioxidante se determinó a través del contenido total en compuestos fenólicos y la capacidad antioxidante y la identificación y cuantificación (HPLC-DAD/MS-MS) de los principales polifenoles. Además, en manzana, se midió la actividad enzimática de la polifenol oxidasa y peroxidasa y se analizó la microestructura. Los resultados manifestaron que el método de secado y el de congelación influyeron significativamente (p<0.05) en la concentración de los principales polifenoles en los extractos. Así, el secado a mayor temperatura resultó ser el mejor tratamiento para obtener extractos con alta capacidad antioxidante y alto contenido fenólico. La aplicación de ultrasonidos resultó ser una alternativa no térmica muy interesante para acelerar la extracción de antioxidantes de hojas de olivo. Con la combinación adecuada de las variables del proceso, la aplicación de ultrasonidos redujo el tiempo de extracción de 24 h necesarias en extracción convencional a 15 min, sin modificar la composición de los extractos y su potencial antioxidante. En cuanto a la estabilidad del extracto, las condiciones de procesado no tuvieron una influencia significativa en la bioaccesibilidad de los extractos. Independientemente del método utilizado, la estabilización de extractos por deshidratación sólo redujo la capacidad antioxidante y el contenido total en compuestos fenólicos en torno a un 10 %. Además, las condiciones de almacenamiento no mostraron ningún efecto significativo (p<0.05) sobre el potencial antioxidante durante los 28 días de almacenamiento. Combinando secado-impregnación-secado, fue posible desarrollar un producto deshidratado (manzana), estable y rico en compuestos fenólicos naturales (de hojas de olivo o extractos de té). No obstante, cabe destacar que el secado de la manzana fresca jugó un papel más importante en la retención de los polifenoles de hoja de olivo infundidos que el secado final de la manzana impregnada. En términos generales, las hojas de olivo pueden considerarse como una fuente potencial de compuestos fenólicos naturales. No obstante, el secado y la congelación durante el procesado de la materia prima son factores decisivos para la obtención de extractos naturales con alto potencial antioxidante. Además, la aplicación de ultrasonidos de potencia durante la extracción puede resultar una alternativa no térmica muy interesante de cara a acortar el tiempo de procesado. La estabilidad de los polifenoles de la hoja de olivo, durante el almacenamiento y la digestión in vitro, dependió claramente del compuesto individual considerado. Finalmente, el empleo del extracto de hoja de olivo como medio para enriquecer alimentos sólidos requiere del uso de matrices s / [CA] L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser determinar la influència de les principals etapes de processament implicades en l'obtenció d'extractes naturals amb alt potencial antioxidant procedents de subproductes de la indústria de l'oli d'oliva. En primer lloc, es va estudiar l'efecte de la congelació i/o els mètodes d'assecatge aplicats a fulles d'olivera i pinyolada sobre el contingut fenòlic i la capacitat antioxidant dels extractes. En segon lloc, es va avaluar, tenint en compte la composició i la cinètica del procés, la intensificació de l'extracció de polifenols de fulla d'olivera amb ultrasons de potència. En tercer lloc, es va avaluar com les condicions de processament (assecatge i extracció) poden influir en l'estabilitat dels extractes. Així, extractes de fulles d'olivera van ser sotmesos a una digestió in vitro o deshidratats i emmagatzemats a distintes condicions. Finalment, es va explorar la obtenció d'una matriu vegetal deshidratada (poma) i rica en compostos fenòlics de fulla d'olivera considerant la influència del pretractament de la poma (escaldament i congelació) i de l'assecatge sobre la retenció final dels fenòlics introduïts en la poma. El potencial antioxidant es va avaluar determinant el contingut fenòlic total i la capacitat antioxidant, així com identificant i quantificant els principals polifenols (HPLC-DAD/MS-MS). A més, en poma l'activitat enzimàtica de la polifenoloxidasa i la peroxidasa i la microestructura. Els resultats experimentals van destacar que el mètode d'assecatge i el de congelació van influir significativament (p<0,05) en la concentració dels principals polifenols identificats en els extractes. L'assecatge a la temperatura més alta que es va provar va resultar la millor condició de processament per a obtenir extractes amb una alta capacitat antioxidant i un alt contingut fenòlic. L'aplicació d'ultrasons va ser una manera rellevant i no tèrmica d'accelerar l'extracció d'antioxidants de les fulles d'olivera. Així, amb la combinació adequada de les variables del procés, l'extracció assistida per ultrasons va escurçar el temps d'extracció, de les 24 h requerides en l'extracció convencional a 15 min, sense modificar la composició de l'extracte ni el potencial antioxidant. Quant a l'estabilitat de l'extracte, les condicions de processament utilitzades per a l'obtenció dels extractes de fulla d'olivera no van tenir una influència significativa en la bioaccessibilitat. Independentment del mètode utilitzat, l'estabilització dels extractes per mitjà de la deshidratació només va reduir la capacitat antioxidant i el contingut fenòlic total al voltant d'un 10 %. A més, les condicions d'emmagatzematge (temperatura i forma de l'extracte: líquid o pols) no van mostrar cap efecte significatiu (p<0,05) en el potencial antioxidant dels extractes durant els 28 dies d'emmagatzematge. Combinant etapes d'assecatge-impregnació-assecatge fou possible obtenir un producte assecat estable (poma) i ric en compostos fenòlics naturals (de fulles d'olivera o te). No obstant això, cal destacar que l'assecatge de la poma fresca va ser més important i determinant en la retenció dels polifenols de fulla d'olivera que no l'assecatge de la poma impregnada. En termes generals, les fulles d'olivera es poden considerar com una font potencial de compostos fenòlics naturals. No obstant això, l'aplicació d'assecatge i congelació durant el processament de la matèria primera són factors decisius per a l'obtenció d'extractes naturals amb un alt potencial antioxidant. A més, l'aplicació d'ultrasons de potència durant l'extracció resultà ser una forma no tèrmica de millorar el procés, tot reduint-ne el temps d'extracció. L'estabilitat dels polifenols d'olivera durant l'emmagatzematge i la digestió in vitro va dependre del compost individual considerat. Finalment, la utilització d'extractes de fulla d'olivera per a desenvolupar aliments sòlids enriquits requ / Ahmad-Qasem Mateo, MH. (2015). ASSESSMENT OF THE INFLUENCE OF PROCESSING CONDITIONS ON THE ANTIOXIDANT POTENTIAL OF EXTRACTS OBTAINED FROM OLIVE OIL INDUSTRY BYPRODUCTS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53452 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

Durant les dernières années, les études des procédés de trituration ou d’extraction des huiles végétales à partir des graines oléagineuses se sont concentrées sur les impacts environnementaux, la consommation énergétique et les qualités nutritionnelles. Les travaux de recherche ont donc visé l’étude de l’intensification des procédés d’extraction des huiles et de leur raffinage à travers leur décontamination phytosanitaire, grâce à la texturation par Détente Instantanée Contrôlée DIC et à la technologie d’autovaporisation multi-flash (MFA), respectivement. D’une part, ces travaux de recherche ont porté sur l’impact d’une texturation par la technologie de DIC, qui est à l’origine d’une modification de l’aptitude technologique des graines, vis-à-vis de l’extraction et de la préservation de la qualité nutritionnelle des huiles extraites. Appliquée sur des graines oléagineuses (graines de colza et de soja) et sur la base d’un bilan quantitatif (rendements en huile), cette étude met en évidence l’impact de la technologie DIC comparée à des prétraitements conventionnels tels que la cuisson, le concassage, l’aplatissage et le traitement par expandeur. D’autre part, sur la base d’une modélisation phénoménologique, les cinétiques d'extraction ont aussi été étudiées en vue de comparer les paramètres cinétiques d'extraction d'huiles végétales, cités plus haut, tels que la diffusivité effective et l’accessibilité initiale, par rapport aux systèmes conventionnels. Les résultats indiquent l’amélioration de la cinétique d'extraction des matières traitées par DIC d'une part, et la préservation de la qualité nutritionnelle des composés extraits, d'autre part. Enfin, les travaux fondés sur la technologie d’autovaporisation multi-flash (MFA) ont porté sur le raffinage des huiles extraites principalement au plan de son contenu phytosanitaire. L’efficacité de cette technologie a été prouvée dans l’objectif d’une décontamination des résidus de pesticides (organochlorés) dans le cas de l’huile de colza brute. / Recently, studies of structural pretreatment and improvement of the sector of vegetal oil extraction from oilseeds have focused on the intensification of the concerned processes in both aspects of performance (environmental impacts, energy consumption, and kinetics) and quality (nutritional content, sensorial attributes…). Therefore, this research aimed to study the improvement of oil extraction processes and their phytosanitary decontamination, based on DIC texturing and multi-flash autovaporization (MFA), respectively. First, the effect DIC texturing technology was studied as structural pretreatments in improving the technological aptitudes of processing seeds such as rapeseed and soybean, regarding the extraction kinetics and yields, and the preservation of the nutritional composition of the extracted oils. DIC was studied based on quantitative assessments of oil (yields, composition…), highlighting its impact following the conventional pretreatments such as cooking, crushing, flattening, and expanding. Furthermore, founded on the Coupled Washing Diffusion CWD phenomenological model, in the specific cases of Negligible External Resistance NER extraction kinetics were also conducted to determine the fundamental extraction parameters of solvent vegetal oil extraction kinetics, such as the effective diffusivity and the starting accessibility, compared to conventional systems. The results denoted the improvement of extraction kinetics of the materials treated with DIC, on the one hand, and the preservation of the nutritional quality of the extracted compounds, on the other hand. Finally, this work focused on the study of multi-flash autovaporization (MFA) technology and its effect on the phytosanitary aspect of the extracted oils. The effectiveness of this technology has been proven for pesticide residue decontamination (organochlorine) of crude rapeseed oil.