Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

An increasing number of people are suffering from lifestyle related diseases due to poor dietary habits. The recommendation of a fibre intake of 25-35g per day is not achieved by many. There is a need for an optimization of already existing products in order to provide greater variety and making it easier for people to maintain healthy dietary habits. Oat bran is a by-product in the production of oat products although it is full of nutrients. It is rich in dietary fibre and β-glucan constitutes approximately 5-20% of the bran. A daily intake of β-glucan is known to reduce the risk of cardiovascular diseases and to lower the blood glucose levels and the LDL-cholesterol. The purpose of this study was to investigate how different particle sizes of oat bran and different extraction methods affect the yield and molecular weight of β-glucan. The extraction methods used were wet extraction at 95°C and subcritical water extraction at 95°C, 150°C and 170°C. To evaluate this, particle size of milled oat bran, β-glucan concentration and viscosity, as well as the molecular weight as an estimate of those, were determined. For the wet extraction both time of extraction and particle size had significant effects on the viscosity, and the statistical analysis showed an interaction between the two factors. The viscosity was increasing with decreasing particle size, and for all samples with a longer extraction time. The same conclusion was drawn for the concentration of β-glucan; a higher concentration was obtained with decreasing particle size and longer extraction time. Individually, time and particle size had significant effects on the concentration. For the molecular weight, only time had a significant effect and for all particle sizes a medium-molecular weight between 550-750 kg/mol was obtained. With subcritical water extraction there was a significant effect of temperature as well as an interaction effect between temperature and particle size on viscosity. A lower temperature used gave a higher viscosity. The yield of β-glucan was almost two-fold higher with higher temperatures at 150-170°C compared to a lower temperature at 95°C. Both temperature and particle size had significant effects on the yield. With subcritical water extraction a high yield can be obtained with high temperatures, but the molecular weight decreases dramatically to a low-molecular weight around 70-200 kg/mol.The subcritical water extraction has some advantages in time, cost-efficiency and β-glucan yield compared to the wet extraction. However, further research is needed to investigate how a high yield of β-glucan can be obtained, but still with a high or medium-molecular weight. The combination of time and temperature needs to be optimized in order to get high molecular weight.

Allt fler människor lider av livsstilsrelaterade sjukdomar på grund av dåliga kostvanor. Rekommendationen av ett fiberintag på 25-35 g per dag uppnås av få. Det finns behov av en optimering av redan befintliga produkter för att ge större variation samt underlätta för människor att upprätthålla hälsosamma kostvanor. Havrekli är en biprodukt i produktionen av havreprodukter, även om den är full av näringsämnen. Den är rik på kostfiber och β-glukan utgör cirka 5-20% av hela kliet. Ett dagligt intag av β-glukan är känt för att minska risken för hjärt- och kärlsjukdomar samt att sänka blodsockernivån och LDL-kolesterolet.
Syftet med den här studien var att undersöka hur olika partikelstorlekar av havrekli och olika extraktionsmetoder påverkar utbytet och molekylvikten av β-glukan. Extraktionsmetoderna som användes var våtextraktion vid 95°C och subkritisk vattenextraktion vid 95°C, 150°C och 170°C. För att utvärdera detta beräknades partikelstorleken av malt havrekli, koncentrationen och viskositeten av β-glukan, samt molekylvikten som en uppskattning av de sistnämna.
För våtextraktionen hade både extraktionstid och partikelstorlek en signifikant effekt på viskositeten, och den statistiska analysen visade att det fanns en interaktion mellan de två faktorerna. Viskositeten ökade med minskad partikelstorlek, och för alla prover, även med en längre extraktionstid. Samma slutsats drogs för koncentrationen; en högre koncentration erhölls med minskande partikelstorlek och längre extraktionstid. Individuellt hade både tid och partikelstorlek signifikanta effekter på koncentrationen. För molekylvikten hade endast tiden en signifikant effekt, och för alla partikelstorlekar erhölls en medium-molekylvikt mellan 550–750 kg/mol.
Med subkritisk vattenextraktion fanns en signifikant effekt av temperatur, såväl som en interaktionseffekt mellan temperatur och partikelstorlek, på viskositeten. En lägre temperatur gav en högre viskositet. Utbytet av β-glukan var nästan dubbelt så stor vid de högre temperaturerna 150°C och 170°C än vid lägre temperaturer vid 95°C. Både temperatur och partikelstorlek hade signifikanta effekter på utbytet. Med subkritisk vattenextraktion kan ett högt utbyte av β-glukan erhållas vid höga temperaturer, men molekylvikten minskar drastiskt till en låg-molekylvikt runt 70–200 kg/mol.
Den subkritiska vattenextraktionen har vissa fördelar med avseende på tid, konstadseffekt och utbyte av β-glukan i jämförelse mot en vanlig våtextraktion. Ytterligare forskning behöver undersöka hur ett högt utbyte av β-glukan kan erhållas, men fortfarande med en hög- eller medium-molekylvikt. Kombinationen av tid och temperatur behöver optimeras för att få en hög molekylvikt.