Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Dankzij een sterk stijgende vraag naar vlees is er een zoektocht naar alternatieve eiwitbronnen van start gegaan, waarbij insecten naar voor zijn gekomen als een interessante mogelijkheid. De slechte consumentenacceptatie vormt daarbij echter een grote uitdaging. Het verwerken van insecten in hybride vleeswaren kan daarop mogelijks een antwoord bieden. Het doel van deze masterproef was dan ook het bestuderen van het effect van temperatuur en insect:vlees verhouding op de gelering van geëxtraheerde vlees- en insecteneiwitten (Zophobas morio). Aan de hand van oscillatorische reologie werd het gelerend vermogen van de eiwitten bij vijf verschillende insect:vlees verhoudingen (0:100, 25:75, 50:50, 75:25 en 100:0) en twee isotherme verhittingstemperaturen (70 en 80 °C) bestudeerd. Hierbij werden achtereenvolgens een temperature, frequency en stress sweep uitgevoerd om onder andere de gelsterkte en -stabiliteit te bepalen. Daarnaast werd voor dezelfde verhoudingen het effect van isotherme verhitting bij 6 verschillende temperaturen (20-80 °C) nagegaan op de eiwitaggregatie aan de hand van SDS-PAGE. Aanvullend werd voor zuivere vlees- en insecteneiwitten het effect van temperatuur (20 en 80 °C) bestudeerd op de oppervlaktehydrofobiciteit en de hoeveelheid sulfhydrylgroepen. Reologische analyse toonde aan dat een hogere verhittingstemperatuur in bijna alle gevallen resulteerde in een hogere gelsterkte en -stabiliteit. Na verhitten was de gelsterkte voor vleeseiwitten beduidend hoger dan voor oplossingen met hoge gehaltes insecteneiwit, maar insecteneiwitten bleken tijdens (en na) afkoelen veel structuur te vormen. Finaal werden dan ook hoge gelsterktes bekomen in oplossingen met hoge gehaltes insecteneiwit, terwijl de hybride oplossing met insect:vlees verhouding 50:50 de laagste gelsterkte vertoonde. In tegenstelling tot bij de finale gelsterkte bracht het toevoegen van meer insecteneiwitten een daling van de gelstabiliteit teweeg, wat erop wijst dat de extra structuurvorming van de insecteneiwitten tijdens (en na) afkoelen niet bijdraagt aan een betere gelstabiliteit. De SDS-PAGE toonde aan dat de moleculaire gewichtsverdeling van de eiwitten aanwezig in de vlees- en insectenextracten sterk van elkaar verschilden, met meer hoog moleculaire eiwitten in het vleesextract. Algemeen kan gesteld worden dat de meerderheid van de vleeseiwitten aggregeerde bij een temperatuur van 60 °C, terwijl dit voor insecteneiwitten pas het geval was bij 70 °C. In de hybride oplossingen bleken een aantal eiwitten aanwezig te zijn die niet aggregeerden, zelfs niet wanneer ze op een temperatuur van 80 °C werden verhit, hoewel ze dat wel deden in de zuivere oplossingen. Aanvullend bleek ook uit de bepaling van de oppervlaktehydrofobiciteit en uit de veranderingen in de hoeveelheid sulfhydrylgroepen dat de temperatuur een belangrijke rol speelt in de chemische veranderingen die optreden bij de eiwitten. Er werd besloten dat de vleeseiwitten een beter gelerend vermogen bezaten dan de insecteneiwitten. Wanneer vlees- en insecteneiwitten gemengd werden, leken ze bovendien elkaar te hinderen bij de structuurvorming. Verder onderzoek naar de achterliggende oorzaak is echter nodig.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Macroscopic properties such as mouth feel, texture and stability are important quality attributes of liver paste, determining consumer acceptance. Liver paste typically contains a significant amount of liver (proteins) and adipose tissue or lard and their functional behaviour is expected to be important for the macroscopic properties of this product. This research focused on understanding the mechanisms determining the macroscopic properties of liver paste. Not only the physicochemical characteristics of the constituents but also the microstructure of liver paste were studied. Knowledge of their respective relation to the macroscopic properties is important in maintaining or optimizing the quality of this product and in the development of new products (e.g. clean label products). In a first chapter, the macroscopic characteristics of liver paste (emulsion stability, texture and mouth feel) were studied, whereby the effect of liver/fat ratio (35/35 and 20/50) and salt (0 and 1.8%) was investigated. As the liver/fat ratio decreased, the fat binding properties decreased while the creaminess perception increased. The hardness, however, was not influenced by the liver/fat ratio. Salt increased the fat binding properties and hardness of liver paste and resulted in a less spreadable liver paste.The second chapter studied the microstructure of liver paste by means of rheology and light microscopy and the relationship with the macroscopic properties. The rheological properties of the intermediates (liver batter and liver paste batter) were also studied in order to understand how the structure of liver paste is formed during liver paste processing. For the conventional liver paste (35/35, 1.8% salt), it was shown that liver proteins were present in the continuous phase and that the fat globules were surrounded by a protein layer. Both intermediates and liver paste were characterized as weak gel-like emulsions with the elastic modulus (G′) higher than the viscous modulus (G″). G′ and G″ of liver paste were higher in magnitude compared with both intermediates which shows that structure building occurred during pasteurization and cooling: the more pourable liquid-like liver paste batter is converted to a more solid-like spreadable liver paste. This structure building is caused by a combination of fat crystallization and protein denaturation and aggregation. Generally, the values of the viscoelastic parameters of liver paste batter and liver paste increased with the addition of salt. With salt, a stronger and more stable liver paste was obtained which may be attributed to solubilisation of salt soluble liver proteins, making them more available to act as emulsifier. Salt however affected the viscoelastic properties of liver batter in the opposite way: a weaker structure was formed with salt. A microstructure with smaller fat globules was obtained with the addition of salt, explaining the increased hardness and fat binding properties. A higher liver/fat ratio (35/35 versus 20/50) only increased the viscoelasticproperties of liver paste batter while liver paste was not affected. This might be attributed to the crystallization of the fat in the liver paste with a high fat/liver ratio, which besides the structural potential of liver proteins, also aids to structure building of liver paste. However, a higher liver/fat ratio did increase the linear viscoelastic region in both liver paste batter and liver paste, indicating that the structural contribution of liver proteins is more stress resistant than the structure generated by fat crystallization. The micrographs showed a heterogeneous structure with bigger fat globules and fat channels with a decrease in the liver/fat ratio, causing decreased fat binding properties.Next, the functional properties of liver protein fractions were investigated and compared to commercial protein ingredients (sodium caseinate, porcine globin and porcine albumin). Their emulsifying, gelling and foaming properties as well as their molecular weight distribution and surface hydrophobicity were studied. Two protein fractions were characterized: water soluble (WSLP) and water+salt soluble liver proteins (W+SSLP) (= salt soluble liver proteins (SSLP) in the presence of WSLP). The effect of different salt concentrations was also investigated (0, 1.8 and 3.4% NaCl). Both WSLP and W+SSLP displayed good emulsifying properties while their gelling properties were rather weak. An increase in salt concentration decreased the emulsifying properties of WSLP while the effect on W+SSLP was less pronounced. The gel forming ability of W+SSLP containing 0% was higher compared to this at high salt concentrations, probably due to a stronger intermolecular network of non-solubilized myofilaments compared to the network formed of more solubilized myofibrillar proteins at high salt concentrations. The same conclusions could be drawn for the WSLP, indicating that with phosphate solution also myofibrillar fragments were extracted as demonstrated by SDS-PAGE. Higher salt concentrations shifted the gel temperature of both WSLP and W+SSLP to lower temperatures. No relation could be found for the effect of salt between the functional properties of liver proteins in model systems and the microstructure and macroscopic properties in liver paste. In the last chapter of this research, differential scanning calorimetry and real-time X-ray diffraction using synchrotron radiation were used to study the isothermal crystallization formation mechanism of lard at 18, 20, 22 and 24°C. At 18°C, lard crystallized in three steps. A potential mechanism for these three steps was proposed. In the first step, part of the melt (the trisaturated triacylglycerols (TAGs)) crystallized in alfa crystals adopting a double length structure (2L), while the second step consisted of a polymorphic transition of these 2Lalfa crystals to ß crystals with a triple length structure (3L). Extra 3Lß crystals consisting of monounsaturated TAGs were also formed directly from the melt. In the third and last step, ß crystals were formed due to a second polymorphic transition of trisaturated 3Lß crystals to ß crystals adopting a 2L structure. Above a cut-off temperature of 20°C lard crystallized in two steps: no formation of alfa crystals could be observed and 3Lß crystals (trisaturated and monounsaturated TAGs) were formed directly from the melt. This proposed mechanism implies that lard crystallization is characterized by an overlap of fractionated crystallization and polymorphic transitions.The results obtained in this work showed more insight in the microstructure and macroscopic properties of liver paste. In addition, it was demonstrated that liver paste is mainly stabilized by liver proteins surrounding fat globules. Correlation of the functional behaviour of the constituents studied in model systems compared to liver paste was however not evident.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Om aan de sterk toenemende vraag naar eiwit te kunnen voldoen blijken insecten een uitstekende alternatieve eiwitbron voor vlees te zijn. Helaas is de lage consumentenacceptatie een obstakel op weg naar het mondiaal consumeren van insecten. De productie van hybridevleeswaren, bestaande uit een vleesfractie verrijkt met insecteneiwitten, kan een eerste stap zijn naar het overwinnen van de aversie van insecten. Het doel van deze thesis was dan ook om het structuurvormend potentieel van vlees- en insecteneiwitten te onderzoeken. Als eerste werd de invloed van isotherme verhittingstemperatuur (70°C en 80°C) en samenstelling van degen (insect:vlees ratio 100:0, 75:25, 50:50 en 0:100) op de structuurvorming nagegaan aan de hand van reologische en textuurmetingen en het testen van het waterhoudend vermogen. Vervolgens werd ook het effect van dezelfde isotherme verhittingstemperaturen op gelering van geëxtraheerde insecten- en vleeseiwitten nagegaan (a.d.h.v. reologie) en werd de aggregatie van deze eiwitten na isotherme verhitting bij verschillende temperaturen (20 – 80°C) bestudeerd. Uit de bekomen resultaten bleek dat, bij beide temperaturen, de gelsterkte en –stabiliteit en de hardheid van hybride degen en insectendegen minder hoog waren dan die van vleesdegen. Bovendien had het verhogen van het gehalte insect (50 tot 100%) bij deze degen weinig tot geen invloed op deze parameters. Bij alle degen werd wel een significant sterkere en stabielere gel gevormd bij verhitting op 80°C ten opzichte van 70°C. Daarnaast werd ook vastgesteld dat bij het verhitten van hybride degen bij 80°C een analoge gelsterkte en –stabiliteit werd bekomen als bij vleesdegen verhit bij 70°C, hoewel de textuur nog steeds aanzienlijk minder hard was. Hoewel vleesdegen het sterkste gelerend vermogen vertoonden, werd bij verhitting op 80°C een minderwaardig waterhoudend vermogen vastgesteld in vergelijking met de andere degen. Deze hadden, na koelen en bewaren en ongeacht de verhittingstemperatuur, een gelijkaardig waterhoudend vermogen als dat van vleesdegen verhit bij 70°C. Verder werd aangetoond dat, bij de degen die insect bevatten, het gehalte insect opnieuw weinig of geen invloed had op het waterhoudend vermogen. Hieruit kan dan ook worden geconcludeerd dat bij hybride degen (50 tot 75% insect) verhit op 80°C een gelijkaardig gelerend en waterhoudend vermogen werd bekomen ten opzichte van vleesdegen verhit bij 70°C. Bij de geëxtraheerde eiwitten werd vastgesteld dat verhitting van insecteneiwitten bij 80°C resulteerde in een sterker en stabieler gelnetwerk dan bij 70°C. Het verhitten van de insecteneiwitten bij 70°C resulteerde in een lagere gelsterkte en –stabiliteit tegenover vleeseiwitten. Bij verhitting op 80°C werd echter een gelijkaardige gelsterkte als vleeseiwitten bekomen, al blijft de stabiliteit van het gelnetwerk lager. Uit onderzoek naar de aggregatie van de eiwitten bleek in vergelijking met vleeseiwitten, dat de insectenextracten meer laagmoleculaire eiwitten bevatten die bij hogere temperaturen begonnen te aggregeren. Dit, in combinatie met de reologieresultaten, duidt erop dat bij insecteneiwitten ten opzichte van vleeseiwitten hogere temperaturen moeten worden toegepast om voldoende structuurvorming te bekomen. De inzichten verworven in deze thesis kunnen worden aangewend bij de ontwikkeling van hoogkwalitatieve hybride vleesproducten. Trefwoorden: hybride degen – insecteneiwitten – structuurvorming – reologie – isotherme verhittingstemperatuur