Sukkerroepulp produceres som et biprodukt ved fremstilling af sukker fra sukkerroer og består hovedsagelig af cellulose og pektin, og indeholder herunder forskellige pektiske polysakkarider. Sukkerroepulp har hidtil hovedsagelig været anvendt som foder på grund af dets høje indhold af energi og fibre. Dette PhD studie har haft fokus på at vurdere mulighederne for at udnytte pektin og arabinanfraktionerne ekstraheret fra sukkerroepulp som potentielle udgangsmaterialer til produktion af pektinafledte produkter med henblik på at opretholde konkurrencedygtigheden af den sukkerroebaserede sukkerproduktion. Det overordnede formål med dette studie har været at søge at beskrive og forstå kinetikken af enzymkatalyseret oxidativ krydsbinding af feruloylerede polysakkarider fra sukkerroer og at relatere denne kinetik til de krydsbundne produkters egenskaber. Adskillige hypoteser er blevet formuleret med henblik på at opnå ny viden og opfylde studiets overordnede formål.I den første del af studiet blev arabinan-oligosakkarider fra sukkerroepulp udnyttet. I denne del af studiet blev effekten af kædelængden af arabinan på kinetikken af hesteradise peroxidase (EC 1.11.1.7) (HRP) katalyseret oxidativ krydsbinding af ferulasyre (FA) enheder esterificeret til alpha-(1,5)-bundne arabinaner undersø undersøgelserne baserede sig på, at FA kan krydsbindes oxidativt ved hjælp af HRP katalyse under tilstedeværelse af hydrogen peroxid (H2O2) of danne ferulasyre dehydrodimere (diFAs). Kompositionen af substratet blev analyseret ved hjælp af HPAEC, HPLC og MALDI-TOF, og de opnåede resultater bekræftede den strukturelle opbygning af arabinan-oligosakkariderne (som havde følgende komposition: Arabinose: 2.9- 3.4 mmol?g-1 DM; FA: 2.5-7.0 mg?g-1 DM) og verificerede dannelse af diFAs som et resultat af den enzymkatalyserede krydsbindingsreaktion. Resultaterne demonstrerede, at kædelængden af arabinan havde indflydelse på hastigheden af den enzymkatalyserede krydsbinding; længere arabinaner udviste en langsommere krydsbindingshastighed end kortere, alt andet lige.Det var tillige vores intention at studere de reologiske egenskaber af de krydsbundne feruloylerede arabinan-oligosakkarider, men på grund af den meget lave viskositet af de krydsbundne produkter, som ikke kunne måles som en ændring af viskositeten i forhold til udgangsmaterialet, blev denne intention kun delvist opfyldt. Den lave viskositet, og den deraf følgende mangel på målbar geldannelse eller ændret viskositet, kan skyldes den lave molekylære vægt af arabinanen (?1.3 kDa). Af denne grund blev det valgt at den næste del af PhD arbejdet skulle vurdere mulighederne for at udnytte uopløselige, faste pektin fraktion (SBP) ekstraheret fra sukkerroepulp, som har en molvægt 100 kDa. Kompositionsanalysen af dette substrat viste, at det indeholdt relativt store mængder FA (7.3 mg?g-1 DM), som kan krydsbindes oxidativt via enzym katalyseret reaktion med oxidoreduktaser. Vi opstillede den hypotese, at de forskellige mekanismer af to typer oxidoreduktaseenzymer, i.e. HRP og lakkase (EC 1.10.3.2), kunne have indflydelse på kinetikken af den oxidative krydsbinding og som en konsekvens heraf også påvirke egenskaberne af de dannede geler. Kinetikken for den oxidative gelering af SBP, som fandt sted via enzym katalyseret krydsbinding af FA, blev evalueret ved hjælp af oscillatoriske målinger. De opnåede resultater viste, at der var signifikant forskel mellem SBP geler dannet via katalyse med henholdsvis HRP og lakkase, således at lakkase katalyse producerede stærkere SBP geler på trods af en lavere geleringshastighed end den korresponderende HRP katalyserede reaktion. Statistisk designede forsøg blev udarbejdet med henblik på at undersøge effekten af en række reaktionsfaktorer som kunne have indflydelse på hastigheden af geleringen af SBP katalyseret ved hjælp af henholdsvis HRP og lakkase, herunder pektin niveauet, temperaturen, enzymdoseringen, pH og, for HRP's vedkommende, også H2O2 koncentrationen. Resultaterne viste, at disse reaktionsfaktorer kunne tilrettelægges, eller "tunes", således at hastigheden af den enzymkatalyserede gelering kunne justeres og at egenskaberne af de producerede geler dermed kunne styres. Desuden blev det vist, at der for lakkase katalyseret gel-dannelse er en positiv korrelation mellem gel-dannelseshastigheden og gel-styrken, mens en sådan korrelation ikke eksisterer for HRP katalyserede geler. Kemiske analyser af de krydsbundne produkter viste at der dannedes diFAs ved katalyse ved hvert af enzymerne og det blev dermed bekræftet, at geldannelsen var et resultat af oxidativ krydsbinding af FA.Det viste sig at være uklart, hvorledes kinetikken af enzymkatalyseret oxidativ krydsbinding af SBP og egenskaberne af de resulterende geler blev påvirket i emulsions-systemer. Derfor blev der foretaget systematiske undersøgelser af enzym katalyseret oxidativ gelering af SBP i emulsioner. I studiet af emulsioners påvirkning af gel-dannelsen blev to, identisk sammensatte, olie-i-vand emulsions-systemer med SBP fremstillet på forskellig måde og effekten af forskellige emulsions-fremstillingsmetoder på emulsionsstabiliteten i relation til tilstedeværelsen af SBP, og kinetikken af den enzymkatalyserede oxidation af SBP blev undersøgt. Resultaterne viste, at de forskellige emulsions-fremstillingsmetoder påvirkede emulsionsstabiliteten med SBP foruden hastigheden af den enzymkatalyserede gel-dannelse og gelstyrken af de dannede SBP-geler i emulsionssystemerne.I dette studie er det blevet vist, at både arabinan-oligosakkarider og SBP fraktioner ekstraheret fra sukkerroepulp kan bringes til at undergå enzymkatalyseret oxidativ krydsbinding via oxidation af feruloyl-grupperne, som findes esterificeret på arabinan-sidekæderne. Studiet har desuden tilvejebragt en indsigt i forholdet mellem kinetikken af den oxidative krydsbinding af FA og de strukturelle karakteristika af oligosakkariderne, foruden at have vist korrelationen mellem hastigheden af den enzymkatalyserede oxidative gelering af de feruloylerede polysakkarider og de reologiske egenskaber af de producerede geler. Denne viden kan bruges til at designe anvendelser af sukkerroepektin og pektiske polysaccharider i fødevarer eller andre produkter.
展开▼
