CPL - Chalmers Publication Library

Protein isolation from herring (Clupea harengus) using the pH-shift process - Protein yield, protein isolate quality and removal of food contaminants

Författare och institution:
Sofia Marmon (Institutionen för kemi- och bioteknik, Livsmedelsvetenskap)
Serie:
Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie, ISSN 0346-718X; nr 3346
ISBN:
978-91-7385-665-2
Antal sidor:
69
Publikationstyp:
Doktorsavhandling
Förlag:
Chalmers University of Technology
Förlagsort:
Göteborg
Publiceringsår:
2012
Språk:
engelska
Datum för examination:
2012-05-04
Tidpunkt för examination:
13:15
Lokal:
KA-salen, Kemigården 4, Chalmers tekniska högskola
Opponent:
Prof. Jacek Jaczynski, Animal and vet. science, West Virginia University, USA
Inkluderade delarbeten:
Fulltextlänk (lokalt arkiv):
Sammanfattning (abstract):
Herring (Clupea harengus) contain valuable proteins but is difficult to process into high-quality foods due to its small size and high content of bones, heme-proteins and lipids. Herring is among the most abundant fish species in the world, but is currently utilized largely for fish meal and oil production. The work presented in this thesis has aimed at evaluating pH-shift processing as a method to isolate proteins from herring and thereby increase its potential as a food raw material. The pH-shift process solubilizes muscle proteins at low or high pH (pH ≤3 or ≥10.8) whereafter impurities can be removed and the solubilized purified proteins are precipitated near the isoelectric point (~pH 5.5). The focus has been the yield and quality of the proteins. Specific aims have been to investigate: i) possible differences between the acid and alkaline version of the pH-shift process, ii) the possibility to remove dioxins and PCBs, and iii) the effect of alkaline pH-shift processing on the microstructure, salt solubility and in vitro digestibility of the proteins. The acid and alkaline versions of the pH-shift process performed similarly when applied to gutted herring, with protein yields of 57-59%. The protein isolates had significantly higher protein concentration and less ash and lipids than the gutted herring, and also a significantly improved color and a well-balanced amino acid profile. The two process versions isolated proteins with similar ability to form a gel, but the acid process version induced proteolysis. Furthermore, the pH-shift process was highly efficient at removing dioxins and PCBs from contaminated Baltic herring, which was correlated to the removal of lipids. The microstructure analyses of the alkali-processed herring proteins revealed a loose protein network, with no remaining myofibrillar structure. The salt solubility of the proteins was significantly decreased after processing, and this was mainly due to exposure to low pH (5.5) during precipitation of the proteins. Precipitation at pH 6.5 was therefore evaluated and resulted in higher protein salt solubility, less lipid oxidation and higher gelation ability of the proteins compared to precipitation at pH 5.5. Despite the changes in protein salt solubility and microstructure, the in vitro digestibility of the alkali-processed proteins precipitated at pH 5.5 remained the same as that of the herring raw material. To conclude, pH-shift processing is a promising tool to isolate proteins from herring and other small pelagic fish species, resulting in high protein yield and an isolate with good gelation capacity, nutritional characteristics, and low content of lipophilic contaminants. Protein isolation using the pH-shift process therefore has the potential to enhance the value of small pelagic fish species and increase their use for human consumption.
Populärvetenskaplig rubrik:
Ny teknik för ökad konsumtion av små sillfiskar
Populärvetenskaplig beskrivning:
Sill är en av de vanligaste fisksorterna i Sverige och världen. Trots att det är en nyttig matfisk används den också i stor uträckning för produktion av djurfoder. Ett sätt att öka andelen sill som används till mat är att använda ny teknologi som möjliggör nya typer av produkter. I den här avhandlingen har den s.k. pH-skiftprocessen utvärderats som ett möjligt verktyg att rena fram proteiner från hel urtagen sill. Den gör det nämligen möjligt att genom gradvisa pH-justeringar separera proteinerna från både ben, fett och skinn, vilket avhandlingen tydligt visar. Detta gör att hela fisken kan användas, och att förlusterna av protein blir mindre. Vid filétillverkning sitter mycket muskelproteiner kvar t.ex. kring fiskens ben. Resultaten visar att ca 60% av proteinerna kan isoleras från urtagen sill, och att de framrenade proteinerna är nyttiga och har egenskaper som gör att de kan fungera bra som en livsmedelsingrediens. Dessutom visades att man kan rena fram protein även ur strömming med höga halter av dioxiner och PCBer, då de senare togs effektivt bort i processen tillsammans med stora delar av fettet. Avhandlingen har även studerat hur proteinernas livsmedelstekniska egenskaper, mikrostruktur samt nedbrytning i en provrörsmodell av mag- och tarmkanalen påverkas av pH-skiftprocessen. Sammantaget visar resultaten att detta är en lovande process som förhoppningsvis kommer leda till att större del av sillen, och andra liknande fiskar som skarpsill, används till mat.
Ämne (baseras på Högskoleverkets indelning av forskningsämnen):
NATURVETENSKAP ->
Kemi ->
Annan kemi
NATURVETENSKAP ->
Geovetenskap och miljövetenskap ->
Miljövetenskap ->
Miljökemi ->
Persistenta organiska föreningar
TEKNIK OCH TEKNOLOGIER ->
Annan teknik ->
Livsmedelsteknik
LANTBRUKSVETENSKAPER ->
Lantbruksvetenskap, skogsbruk och fiske ->
Livsmedelsvetenskap
Nyckelord:
pH, acid, alkaline, solubilization, precipitation, herring, protein, dioxins, lipids, salt solubility, gelation, transmission electron microscopy, in vitro digestion
Chalmers styrkeområden:
Livsvetenskaper
Chalmers drivkrafter:
Hållbar utveckling
Innovation och entreprenörskap (nyttiggörande)
Postens nummer:
156430
Posten skapad:
2012-04-04 13:14
Posten ändrad:
2013-09-25 15:19

Visa i Endnote-format