Universitat Rovira i Virgili
Universitat Rovira i Virgili. Departament d'Enginyeria Química
La creixent demanda global d'aliments està impulsant la investigació sobre noves fonts de proteïnes, com ara els insectes, una alternativa a les proteïnes animals convencionals, degut al seu alt valor nutricional i baix impacte ambiental. A més, es coneix el potencial de les proteïnes d'insectes com a emulsionants en sistemes d'encapsulació basats en emulsions. Aquesta tesi doctoral se centra en el desenvolupament de procediments per fer modificacions per a millorar i diversificar la tecnofuncionalitat de les proteïnes d'insectes, fonamentalment en l'augment de la capacitat de mantenir l'estabilitat física i oxidativa de les emulsions d'oli en aigua (O/W). Aquests mètodes inclouen la conjugació amb polifenoles, el tractament tèrmic i la hidròlisi enzimàtica amb o sense pretractament físic. La conjugació de les proteïnes extretes de larves de l'escarabat búfal (Alphitobius diaperinus, LMPC) amb polifenols (àcid tànnic i àcid clorogènic) va millorar les propietats antioxidants, i va reduir l'oxidació dels lípids a les emulsions. Mitjançant la utilització de proteïnes d'insectes, tractades o no tèrmicament, es van estabilitzar emulsions altament concentrades. El tractament tèrmic va afectar la capacitat de les proteïnes per estabilitzar les emulsions (e.g., menor pèrdua d'oli durant l'emmagatzematge, però més desestabilització durant cicles de congelació-descongelació). Aquestes emulsions van exhibir característiques reològiques adequades per a la seva utilització com a tinta comestible en impressió 3D. La hidròlisi enzimàtica de LMPC va augmentar significativament el rendiment d'extracció de proteïnes. Les propietats emulsionants i antioxidants van variar segons l'enzim utilitzat i les condicions d'hidròlisi. L'ultrasò com a pretractament va reduir la mida de les gotes de les emulsions U/W, encara que els hidrolitzats van ser menys efectius que el caseïnat de sodi en la reducció de l'oxidació de lípids. En conclusió, es van obtenir emulsionants amb una àmplia gamma de funcionalitats, augmentant el potencial de les proteïnes d'insectes per a aplicacions alimentàries.
La creciente demanda global de alimentos está impulsando la investigación sobre nuevas fuentes de proteïnes, como los insectos, una alternativa a las proteínas animales convencionales, dado su alto valor nutricional y bajo impacto ambiental. Además, se conoce el potencial de las proteínas de insectos como emulsionantes en sistemas de encapsulación basados en emulsiones. Esta tesis doctoral se centra en el desarrollo de procedimientos para la realización de modificaciones para mejorar y diversificar la tecnofuncionalidad de las proteínas de insectos, fundamentalmente en el aumento de la capacidad de mantener la estabilidad física y oxidativa de las emulsiones de aceite en agua (O/W). Estos métodos incluyen la conjugación con polifenoles, el tratamiento térmico y la hidrólisis enzimática con o sin un pretratamiento físico. La conjugación de las proteínas extraídas de larvas del escarabajo búfalo (Alphitobius diaperinus, LMPC) con polifenoles (ácido tánico y ácido clorogénico) mejoró sus propiedades antioxidantes, y redujo la oxidación de los lípidos en las emulsiones. Además, mediante el empleo de proteínas de insectos, tratadas o no térmicamente, se estabilizaron emulsiones altamente concentradas. El tratamiento térmico afectó a la capacidad de las proteínas para estabilizar las emulsiones (e.g., menor pérdida de aceite durante el almacenamiento, pero mayor desestabilización durante ciclos de congelación-descongelación). Estas emulsiones exhibieron características reológicas adecuadas para su utilización como tinta comestible en impresión 3D. La hidrólisis enzimática de LMPC aumentó significativamente el rendimiento de extracción de proteínas. Las propiedades emulsionantes y antioxidantes variaron según la enzima utilizada y las condiciones de hidrólisis. El ultrasonido como pretratamiento redujo el tamaño de las gotas de las emulsiones O/W, aunque los hidrolizados fueron menos efectivos que el caseinato de sodio en la reducción de la oxidación de lípidos. En conclusión, se obtuvieron emulsionantes con una amplia gama de funcionalidades, aumentando el potencial de las proteínas de insectos para aplicaciones alimentarias.
The increasing global food demand are driving the need to find novel protein sources. Among others, insect proteins are emerging as a promising alternative to conventional animal proteins due to their high nutritional value and low environmental impact. Insect proteins have shown potential as emulsifiers in emulsion-based encapsulation systems. This doctoral thesis aims to explore modification approaches to further enhance and diversify the technofunctionality of insect proteins, focusing on improving the ability to maintain the physical and oxidative stability of oil-in-water (O/W) emulsions. The approaches investigated include the conjugation with polyphenols, thermal treatment, enzymatic hydrolysis coupled or not with physical pretreatment. Conjugating proteins extracted from lesser mealworm (Alphitobius diaperinus, LMPC) larvae with polyphenols (tannic acid and chlorogenic acid) significantly improved their antioxidant properties leading to a significant reduction in lipid oxidation when used to stabilize O/W emulsion. High internal phase emulsions were stabilized with untreated and thermally treated insect proteins. Thermal treatment affected the proteins’ ability to stabilize emulsions (e.g., lower oil loss during storage but higher destabilization during freeze-thaw cycles). The emulsions produced exhibited suitable rheological characteristics to be used as edible food ink in 3D printing. Finally, enzymatic hydrolysis of LMPC significantly increased the protein extraction yield. Emulsifying and antioxidant properties varied depending on the enzyme used and hydrolysis conditions. Physical pretreatment, such as ultrasound, before hydrolysis led to a reduction in droplet size of O/W emulsions. However, insect protein hydrolysates were less effective in reducing lipid oxidation compared to sodium caseinate. Emulsifiers with a wider range of functionality were obtained using the different strategies, broadening the potential of insect proteins as emulsifier for food applications.
Proteïnes d’insectes; Modificació de Proteïnes; Encapsulació de bioactius; Proteínas de insectos; Modificación de proteínas; Encapsulación de bioactivos; Insect proteins; Protein modification; Encapsulation of bioactives
62 - Engineering; 663/664 - Food and nutrition. Enology. Oils. Fat
Enginyeria i arquitectura
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
