Date of Award

4-2024

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Food Science

Department

Food Science

First Advisor

Prof. Sajid Maqsood

Second Advisor

Priti Mudgil

Abstract

This study focuses on producing and characterizing protein-polyphenol complexes derived from pea and hemp proteins, paired with a variety of polyphenols including 2,4-Dihydroxybenzoic acid, Ferulic acid, and Rutin. The complexes were characterized using various techniques: UV-visible spectroscopy, fluorescence spectroscopy, total phenolic content analysis, and radical scavenging activities. Further, oil-in-water emulsions stabilised using these protein-polyphenol complexes and starch were explored as delivery systems for curcumin respectively. The formation of complexes was revealed by UV-visible spectroscopy, which indicated significant changes in the spectra of hemp and pea proteins upon complexation with polyphenols. The findings from UV-visible spectroscopy were supported by data from fluorescence spectroscopy, with hemp proteins displaying reduced fluorescence intensity postcomplexation. Total phenolic content provided a quantitative major of complex formation, highlighting the interaction between proteins and polyphenols. Radical scavenging assays demonstrated the significant antioxidant potential of these complexes, with their activity increasing over time. Foamability and foam stability, of Pea-2 (Pea protein complexed with Rutin) and Hemp-1 (Hemp protein complexed with 2,4- Dihydroxybenzoic acid) complexes exhibiting notably enhanced characteristics compared to non complexed control proteins. Primary emulsions produced using proteinpolyphenol complexes exhibited excellent emulsification properties, yielding smaller droplet sizes and thus enhancing emulsion stability. Secondary emulsions containing an additional starch layer, displayed increased particle size and superior thermal stability. These improvements were validated through a decrease in k-values, indicative of enhanced thermal stability. Secondary emulsions were also found to demonstrate the photostability, owing to the incorporation of protein-polyphenol complexes. The interaction between the protective starch layer and the complex components was found to be the key to this enhancement, highlighting the potential for delivering thermally and photosensitive bioactive compounds.

Arabic Abstract


مركبات بروتين البازلاء القنب مع البوليفينول لتحسين توصيل الكركمين غير المستحب

تركز هذه الدراسة على إنتاج وتوصيف مركبات البروتين-البوليفينول المشتقة من بروتينات البازلاء والقنب، مرتبطة بمجموعة متنوعة من مادة البوليفينول بما في ذلك حمض 2، 4-ثنائي هيدروكسي بنزويك وحمض الفيروليك والروتين. تم تصنيع المركبات باستخدام تقنيات مختلفة: التحليل الطيفي المرئي للأشعة فوق البنفسجية، والتحليل الطيفي الفلوري، وتحليل المحتوى الفينولي الكلي، وأنشطة الكنس الجذرية. تم استكشاف المستخلصات الأولية والثانوية التي استقرت باستخدام مركبات البروتين والبوليفينول والنشا كنظم إنتاج للكركمين. تم كشف مكونات المركبات عن طريق الطيف فوق البنفسي المرئي، الذي كشف عن تغيرات كبيرة في طيف بروتينات القنب والبازلاء عند تكوينها مع البوليفينولات. تؤكد النتائج المستخلصة من الطيف فوق البنفسي المرئي بيانات الطيف الضوئي، حيث تظهر بروتينات القنب انخفاضاً في شدة الانبعاث بعد التركيب. كما قدمت محتويات الفينول تقديراً لكمية تكوين هذه المركبات، مما يبرز التفاعل بين البروتينات والبوليفينولات. أظهرت تجارب الاستقبال الحر نشاطاً مرتفعاً ومضاداً للأكسدة لهذه المركبات، وزيادة نشاطها مع مرور الوقت، كما أنها أظهرت استقرار رغوة لمركبات البازلاء 2 (بروتين البازلاء المعقد مع الروتين) والقنب 1 (بروتين القنب المعقد مع حمض ثنائي هيدروكسي بنزويك) وخصائص متطورة بشكل ملحوظ مقارنة بالبروتين الذي لم يتم تركيبه. الإمولسيونات الأولية التي تم إنتاجها باستخدام مركبات البروتين-البوليفينول أظهرت خصائص ممتازة في تشكيل الإمولسيون، مما أدى إلى حجم قطري أصغر وبالتالي تعزيز استقرار الإمولسيون. أما الإمولسيونات الثانوية التي تحتوي على طبقة نشا إضافية، فأظهرت زيادة في حجم الجسيمات واستقرار حراري أفضل. تم التأكد من هذه التحسينات من خلال نقص قيمة K والذي تشير إلى تحسن استقرار الحرارة، كما بينت أن الإمولسيونات الثانوية تظهر هذه الخصائص من خلال خفض قيمة استقرار الضوء الناتجة من مركبات البروتين-البوليفينول. كما تبين أن التفاعل بين طبقة النشا الواقية ومركبات المجموعة هو العامل الرئيسي لهذا التطور، مما يبرز إمكانية توصيل المركبات الحيوية الحساسة للحرارة والضوء. يهدف هذا البحث إلى دراسة عملية تشكيل مركبات نبات- البوليفينول كمساعد للإمولسيونات لإنتاج الإمولسيونات الأولية والثانوية.

Download

Included in

Food Science Commons

COinS