Influence of tragacanth gum in egg white based bioplastics: Thermomechanical and water uptake properties

This study aims to extend the range of applications of tragacanth gum by studying its incorporation into bioplastics formulation, exploring the influence that different gum contents (0–20 wt.%) exert over the thermomechanical and water uptake properties of bioplastics based on egg white albumen protein (EW). The effect of plasticizer nature was also evaluated through the modification of the water/glycerol ratio within the plasticizer fraction (fixed at 40 wt.%). The addition of tragacanth gum generally yielded an enhancement of the water uptake capacity, being doubled at the highest content. Conversely, presence of tragacanth gum resulted in a considerable decrease in the bioplastic mechanical properties: both tensile strength and maximum elongation were reduced up to 75% approximately when compared to the gumfree system. Ageing of selected samples was also studied, revealing an important effect of storage time when tragacanth gum is present, possibly due to its hydrophilic character.Ministerio de Economía y Competitividad (MAT2011-29275-C02-01

Caracterització d’emulsions prebiòtiques estabilitzades amb inulina i ß-lactoglobulina

Inulin is a prebiotic polysaccharide that is being increasingly used in food emulsions as fat replacer, due to its thickening effect. In the present work, oil in water (O/W) emulsions (5/95) have been prepared by means of a pressure homogenizer, using β-lactoglobulin as an emulsifier (0.5 %), and varying the polysaccharide content up to 10 %. The zeta potential measurements suggest that there are no significant protein-polysaccharide interactions in the continuous phase. An increase in viscoelastic properties and viscosity of these pseudoplastic systems is observed as inulin content increases. Although inulin has no surface activity, its presence seems to favor protein adsorption kinetics at the interface. Likewise, the distribution of droplet sizes study for emulsions throughout the storage time points out how bimodal distributions obtained remain constant, indicating their stability, which is reinforced by backscattering results. These prebiotic emulsions may enjoy a great demand by the food industry.La inulina es un polisacárido prebiótico que se utiliza cada vez más en emulsiones alimentarias como sustituyente de grasa, al tener un efecto espesante sobre las mismas. En el presente trabajo, se han preparado emulsiones aceite/agua (5/95) mediante un homogeneizador de presión, utilizando b-lactoglobulina como emulsionante a una concentración fija de 0,5 % (p/p), y variando el contenido en polisacárido desde 0 al 10 % (p/p). Las medidas de popotencial zeta sugieren que no existen interacciones importantes entre la proteína y el polisacárido en la fase continua, al tiempo que se observa un aumento de las propiedades viscoelásticas y viscosidad de estos sistemas pseudopláticos. Aunque la inulina no presenta actividad superficial, su presencia parece favorecer la cinética de adsorción de la proteína en la interfase. Asimismo, el estudio de la distribución de tamaños de gota de las emulsiones a lo largo del tiempo de almacenamiento permite observar cómo las distribuciones bimodales obtenidas permanecen constantes, indicando la estabilidad de las mismas. Esto queda reforzado por los resultados obtenidos por medio de un analizador óptico de emulsiones con detectores de luz transmitida y retrodispersa. Emulsiones con ingredientes prebióticos como las estudiadas tiene un gran potencial en la industria alimentaria.La inulina és un polisacàrid prebiòtic que s’utilitza cada vegada més en emulsions alimentàries com substituent del greix, en tenir un efecte espessidor sobre les mateixes. En el present treball, s’han preparat emulsions oli / aigua (5/95) mitjançant un homogeneïtzador de pressió, utilitzant β-lactoglobulina com emulsionant a una concentració fixa de 0,5% (p/p), i variant el contingut en polisacàrid des de 0 al 10% (p/p). Les mesures de potencial zeta suggereixen que no hi ha interaccions importants entre la proteïna i el polisacàrid a la fase contínua, alhora que s’observa un augment de les propietats viscoelàstiques i de la viscositat d’aquests sistemes pseudoplàstics. Tot i que la inulina no presenta activitat superficial, la seva presència sembla afavorir la cinètica d’adsorció de la proteïna a la interfase. Així mateix, l’estudi de la distribució de mides de gota de les emulsions al llarg del temps d’emmagatzematge permet observar com les distribucions bimodals obtingudes romanen constants, indicant l’estabilitat de les mateixes. Això queda reforçat pels resultats obtinguts per mitjà d’un analitzador òptic de emulsions amb detectors de llum transmesa i retrodispersa. Emulsions amb ingredients prebiòtics com les estudiades tenen un gran potencial en la indústria alimentària.Universidad de Sevilla (España) III Plan Propio de Docenci

Gelation properties of calcium-inulin gels

Inulin is a prebiotic ingredient that is being increasingly used in food formulations as fat replacer. The present manuscript focuses on the formation of gels formed from inulin aqueous dispersions, observing the effect of inulin content, ranging from 25 to 50 wt%, and of the presence of calcium salts (chloride, lactate) at different concentrations up to 5 wt% Gels are observed to be stronger and formed in a shorter time as the polysaccharide content is higher. Both backscattering and rheological techniques can be used to follow the gelation, being able to detect a significant initial setting stage at 25 wt% inulin content. When calcium salts are added, weakening of gels takes place, resulting in lower values of the storage and loss moduli, G′ and G″, respectively, as well as in a reduction of the linear viscoelastic range. Moreover, gelation seems to be retarded on a large scale of time due to the presence of salt. Prebiotic gels containing calcium are of special interest for the development of functional foods, always considering the effect they exert on the rheology when formulating these products.Fil: Bengoechea, Carlos. Universidad de Sevilla; EspañaFil: López-Castejón, María Luisa. Universidad de Sevilla; EspañaFil: Marquez, Sandra Margarita. Universidad de Sevilla; EspañaFil: Salinas, Maria Victoria. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; ArgentinaFil: Puppo, Maria Cecilia. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; ArgentinaFil: Guerrero, Antonio. Universidad de Sevilla; Españ

Gelation properties of calcium-inulin gels

Inulin is a prebiotic ingredient that is being increasingly used in food formulations as fat replacer. The present manuscript focuses on the formation of gels formed from inulin aqueous dispersions, observing the effect of inulin content, ranging from 25 to 50 wt%, and of the presence of calcium salts (chloride, lactate) at different concentrations up to 5 wt% Gels are observed to be stronger and formed in a shorter time as the polysaccharide content is higher. Both backscattering and rheological techniques can be used to follow the gelation, being able to detect a significant initial setting stage at 25 wt% inulin content. When calcium salts are added, weakening of gels takes place, resulting in lower values of the storage and loss moduli, G′ and G″, respectively, as well as in a reduction of the linear viscoelastic range. Moreover, gelation seems to be retarded on a large scale of time due to the presence of salt. Prebiotic gels containing calcium are of special interest for the development of functional foods, always considering the effect they exert on the rheology when formulating these products

Relation between Droplet Size Distributions and Physical Stability for Zein Microfluidized Emulsions

Zein, a subproduct of the food industry and a protein, possesses limited applications due to its high hydrophobic character. The objective of this research was to investigate the influence of homogenization pressure and cycles on the volumetric mean diameter (D4,3), span values, and Turbiscan Stability Index (TSI) using the response surface methodology for microfluidized emulsions containing zein as a unique stabilizer. Results showed that homogenization pressure seems to be the most influential parameter to obtain enhanced physical stability and droplet size distributions, with the optimum being 20,000 psi. Interestingly, the optimum number of cycles for volumetric diameter, span value, and TSI is not the same. Although a decrease of D4,3 with number of cycles is observed (optimum three cycles), this provokes an increase of span values (optimum one cycle) due to the recoalescence effect. Since physical stability is influenced by D4,3 and span, the minimum for TSI is observed at the middle level of the cycles (2 cycles). This work highlights that not only volumetric diameter, but also span value must be taken into consideration in order to obtain stable zein emulsions. In addition, this study wants to extend the limited knowledge about zein-based emulsions processed with a Microfluidizer device

Desarrollo de materiales superabsorbentes biodegradables procesados a partir de subproductos agroindustriales

Actualmente se admite la necesidad cada vez más apremiante de desarrollar nuevos materiales con mayor sostenibilidad. Los materiales superabsorbentes constituyen un claro ejemplo, lo cual implica que estén basados en materias primas renovables, de menor coste e impacto ambiental. A pesar de ello, la comercialización de productos superabsorbentes basados en materias primas de origen natural, que sean biocompatibles y biodegradables se encuentra aún bastante limitada, existiendo una evidente necesidad de impulsar la investigación en el sector. El trabajo pretende contribuir a satisfacer esa necesidad, estableciéndose como objetivo principal desarrrollar nuevos materiales que presenten gran capacidad de absorción de agua (absorbentes y superabsobentes), que puedan ser procesados mediante técnicas de eficacia contrastada en la industria de fabricación de plásticos. Todo ello a partir de fuentes naturales renovables tales como proteínas procedentes de subproductos de la industria agroalimentaria. Además de su capacidad absorbente estos materiales deben presentar propiedades mecánicas y biodegradabilidad apropiadas para que puedan suponer una alternativa a los fabricados con polímeros sintéticos. Como resultado del trabajo se pretende adquirir el conocimiento científico y establecer las bases tecnológicas necesarias para conseguir matrices absorbentes y superabsorbentes biodegradables. Asimismo, se evaluará su potencial en productos SAB para higiene personal y para horticultura.There is an increasing need to shift towards the development of sustainable and environmentally friendly materials in the world market nowadays. Superabsorbents polymers (SAP) are a good example of this new type of materials, being based on renewable natural components with a lower cost. Notwithstanding, the productionand commercialization of biocompatible and biodegradable SAP are still very limited, which makes the need of research on this field pretty clear. This work pretends to cover that need establishing as its main objective the development of new materials that display a great water absorption capacity (absorbents and superabsorbents). These materials will be produced from natural renewable sources (proteins obtained as agro-food industry byproducts) through techniques commonly used in the plastic industry. These materials not only should possess a great water absorption capacity but they should present proper mechanical properties and biodegradability, so they could represent an attractive choice to those obtained from synthetic polymers. Eventually, the acquisition of scientific knowledge and the establishment of the technological base needed for the success in the development of those biodegradable SAP matrixes will be pursued with the different activities. Moreover, the potential of SAP materials produced for hygienic and horticulture applications will be studied.Ministerio de Economía y Competitividad (España) proyecto “Desarrrollo de Materiales superabsorbentes biodegradables procesados a partir de subproductos agroindustriales (SABio)” CTQ2015-71164-

Estudio del comportamiento interfacial de películas de proteínas de interés alimentario: adsorción y caracterización reológica

La industrialización en la producción de alimentos ha creado una gran demanda de alimentos procesados, en los cuales es necesaria la incorporación de ingredientes que faciliten su producción a gran escala y su conservación, tanto durante la distribución del mismo a grandes distancias como durante el período de almacenamiento hasta su consumo. Muchos de estos alimentos, como los que se presentan en forma de emulsión o espuma, son sistemas polifásicos constituidos por pequeñas partículas dispersas en un medio continuo y, por tanto, inestables desde el punto de vista termodinámico debido a su elevada área interfacial. En estos casos se requiere la adición de productos anfifílicos o tensioactivos para su estabilización temporal. Aunque la estabilidad de una emulsión está limitada por la degradación química y el crecimiento microbiano, el factor determinante es su estabilidad física, gobernada por las interacciones entre las partículas coloidales que forman la emulsión. La estabilidad de una emulsión o una espuma se puede mantener mediante la adsorción en la interfase de emulsionantes de bajo peso molecular, moléculas de proteína o mezclas de ambos. También las propiedades reológicas de las fases presentes pueden incidir significativamente sobre la estabilidad y las propiedades sensoriales del sistema final. Un buen conocimiento de las propiedades físico-químicas del emulsionante puede ayudar a una elección correcta del mismo. La obtención de valores de tensión superficial e interfacial en sistemas que simulan emulsiones alimentarias, permite establecer conclusiones importantes acerca del comportamiento físico-químico de los emulsionantes y, por tanto, de las posibles interacciones con otros ingredientes presentes en la formulación y de los factores de estabilización de la misma

Eco-Composites from Silkworm Meal and Polycaprolactone: Effect of Formulation and Processing Conditions

The production of green plastic materials from defatted silkworm meal (SW) through a scalable technique (e.g., injection moulding) would permit the revalorization of a by-product of the textile industry. The textile by-product contains an estimable protein content (~50%) which can justify its applicability in the field of eco-materials. Thus, SW-based materials have been processed and characterized, sometimes requiring the addition of another biodegradable polymer, such as polycaprolactone (PCL), in the formulation. Thermomechanical, tensile and water uptake properties have been assessed at different PCL contents (from 0 to 20%). The viscoelasticity of the plastic composites when heated was greatly affected by the melting point of PCL, which also led generally to an increase in their extensibility and resistance. However, this effect of PCL was diminished when composites were processed at higher moulding temperatures. As PCL possesses a hydrophobic character, a decrease in the water uptake was generally detected as PCL content increased, which could also be related to the lower plasticizer content in the formulation. Silkworm meal is an adequate ingredient to consider in the production of green plastic materials that would eventually add value to a main by-product of the sericulture industry

Propietats reològiques i microestructurals de gels prebiòtics de inulina

La inulina es un carbohidrato no digerible que está presente en muchos vegetales, frutas y cereales. En la actualidad, se extrae industrialmente de la raíz de la achicoria y se utiliza ampliamente como ingrediente en alimentos funcionales (e.g. productos lácteos). En este trabajo de investigación se estudió el comportamiento reológico de geles de inulina, a diferentes contenidos del polisacárido (15, 20, 25 %) y sales de calcio (lactato o cloruro, a 0, 2,5 o 5 %). Se observó, de forma general un aumento en los módulos de cizalla de almacenamiento y viscoso (G’ y G’’, respectivamente) al incrementarse la concentración de inulina o la presencia de cloruro de calcio en la solución original a partir de la que se forma el gel. Por otra parte, ambos módulos generalmente disminuyeron con la presencia de lactato de calcio. La adición de cloruro de calcio, por tanto, permitirá la formación de un gel reforzado, con el beneficio adicional de la presencia de calcio, lo cual lo convierte en un buen punto de partida para la producción de alimentos funcionales.Inulin is a non-digestible oligosaccharide that is pres-ent in many vegetables, fruits, and cereals. Nowadays, it is industrially extracted from chicory root and is widely used as an ingredient in functional foods (e.g. dairy products). In this research work, the rheological behavior of inulin gels was studied at different inulin (15, 20, 25 %) and calcium salts contents (lactate or chloride, at 0, 2.5 or 5 %). In general, an increase in the storage and viscous shear moduli (G ‘and G’ ‘, respec-tively) was observed when increasing inulin content or when Calcium chloride was present in the original solution that led to the formation of the gel. On the other hand, both viscoelastic moduli generally decreased in the presence of Calcium lactate. The addition of Calcium chloride, therefore, allows the formation of a reinforced gel with the additional benefit of including Calcium in the formulation, which would be a good starting point for the production of functional foods.La inulina és un carbohidrat no digerible que està present en molts vegetals, fruites i cereals. En l’actu-alitat, s’extreu industrialment de l’arrel de la xicoira i s’utilitza àmpliament com a ingredient en aliments funcionals (p.e. productes làctics). En aquest treball de investigació es va estudiar el comportament reològic de gels de inulina, a diferents continguts del polisacàrid (15, 20, 25%) i sals de calci (lactat o clorur, a 0, 2,5 o 5%). Es va observar, de forma general un augment en els mòduls de cisalla d’emmagatzematge i viscós (G’ i G’’, respectivament) a l’incrementar-se la concentració de inulina o la presència de clorur de calci en la solució original a partir de la qual es forma el gel. D’altra ban-da, tots dos mòduls generalment van disminuir amb la presència de lactat de calci. L’addició de clorur de calci, per tant, permetrà la formació d’un gel reforçat, amb el benefici addicional de la presència de calci, la qual cosa el converteix en un bon punt de partida per a la producció d’aliments funcionals.MINECO (Spain) and FEDER CTQ2015-71164-PMICINN (España) and FEDER RTI2018-097 100-B-C2

Influence of Semicontinuous Processing on the Rheology and Droplet Size Distribution of Mayonnaise-like Emulsions

Oil-in-water (o/w) emulsions stabilized by egg yolk, with a composition similar to those found in commercial mayonnaises or salad dressings, were processed in a semicontinuous device. This specially designed emulsification device consists of, basically, a vessel provided with an anchor impeller, where the continuous phase was initially placed; a pumping system that controls the addition of the oily phase; a rotor-stator unit, where the major breaking of the oily droplets takes place, and a recirculation system. The design allowed the introduction of a rotational rheometer to obtain viscosity data along the emulsification process. The most important advantages of this in-line emulsification device, when compared to discontinuous emulsification equipment, are the possibilities of recording viscosity data along the process and the higher values for the storage, G´, and loss moduli, G´´, of the resulting emulsions. The influence of egg yolk concentration, agitation speed, and flow rate over the rheological properties (G´, G´´) as well as droplet size distribution were investigated. Higher protein concentration, agitation speed and flow rate generally produce emulsions with higher G´ and G´´ values