Published March 1, 2023
| Version v1
Publication
Open
Chloroplast/thylakoid-rich material: A possible alternative to the chemically synthesised flow enhancer polyglycerol polyricinoleate in oil-based systems
Creators
- 1. University of Nottingham
- 2. Rajamangala University of Technology Krungthep
- 3. University of Birmingham
Description
Chloroplasts are abundant organelles in a diverse range of plant materials; they are predominantly composed of multicomponent thylakoid membranes which are lipid and protein rich. Intact or unravelled thylakoid membranes should, in principle, have interfacial activity, but little has been published on their activity in oil-in-water systems, and nothing on their performance on an oil continuous system. In this work different physical methods were used to produce a range of chloroplast/thylakoid suspensions with varying degrees of membrane integrity. Transmission electron microscopy revealed that pressure homogenisation led to the greatest extent of membrane and organelle disruption compared to less energy intensive preparation methods The ability of the derived materials to modulate the flow behaviour of a chocolate model system (65% (w/w) sugar/ sunflower oil (natural amphiphiles removed) suspension) was investigated by acquiring rheological parameters. All chloroplast/thylakoid preparations reduced yield stress, apparent viscosity, tangent flow point and cross over point in a concentration-dependent fashion, although not as significantly as polyglycerol polyricinoleate applied at a commercially relevant concentration in the same chocolate model system. Confocal laser scanning microscopy confirmed presence of the alternative flow enhancer material at the sugar surfaces. This research reveals that low-energy processing methods that do not extensively disrupt thylakoid membranes are applicable to generating materials with marked capacity to affect the flow behaviour of a chocolate model system. In conclusion, chloroplast/thylakoid materials hold strong potential as natural alternatives to synthetic rheology modifiers for lipid-based systems such as PGPR.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
البلاستيدات الخضراء هي عضيات وفيرة في مجموعة متنوعة من المواد النباتية ؛ وهي تتكون في الغالب من أغشية ثايلاكويد متعددة المكونات غنية بالدهون والبروتين. يجب أن يكون لأغشية الثايلاكويد السليمة أو المكشوفة، من حيث المبدأ، نشاط بيني، ولكن لم يتم نشر سوى القليل عن نشاطها في أنظمة النفط في الماء، ولا شيء عن أدائها على نظام النفط المستمر. في هذا العمل، تم استخدام طرق فيزيائية مختلفة لإنتاج مجموعة من معلقات البلاستيدات الخضراء/الثايلاكويد بدرجات متفاوتة من سلامة الغشاء. كشف المجهر الإلكتروني للإرسال أن تجانس الضغط أدى إلى أكبر قدر من تمزق الغشاء والعضيات مقارنة بطرق التحضير الأقل كثافة للطاقة. تم التحقيق في قدرة المواد المشتقة على تعديل سلوك تدفق نظام نموذج الشوكولاتة (65 ٪ (وزن/وزن) سكر/ زيت عباد الشمس (إزالة الأمفيفات الطبيعية) من خلال الحصول على معلمات انسيابية. قللت جميع مستحضرات الكلوروبلاست/الثايلاكويد من إجهاد الخضوع واللزوجة الظاهرة ونقطة التدفق المماسية ونقطة العبور بطريقة تعتمد على التركيز، على الرغم من أنها ليست بنفس أهمية بولي غليسيرول بولي ريسينولات المطبق بتركيز ذي صلة تجاريًا في نفس نظام نموذج الشوكولاتة. أكد الفحص المجهري بالليزر البؤري وجود مادة محسن التدفق البديلة على أسطح السكر. يكشف هذا البحث أن طرق المعالجة منخفضة الطاقة التي لا تعطل أغشية الثايلاكويد على نطاق واسع قابلة للتطبيق على مواد التوليد ذات القدرة الملحوظة على التأثير على سلوك تدفق نظام نموذج الشوكولاتة. في الختام، تحمل مواد البلاستيدات الخضراء/الثايلاكويد إمكانات قوية كبدائل طبيعية لمعدلات الانسيابية الاصطناعية للأنظمة القائمة على الدهون مثل PGPR.Translated Description (French)
Les chloroplastes sont des organites abondants dans une gamme diversifiée de matières végétales ; ils sont principalement composés de membranes thylakoïdes multicomposantes qui sont riches en lipides et en protéines. Les membranes thylakoïdes intactes ou dénouées devraient, en principe, avoir une activité interfaciale, mais peu a été publié sur leur activité dans les systèmes huile-dans-eau, et rien sur leur performance sur un système huile-continu. Dans ce travail, différentes méthodes physiques ont été utilisées pour produire une gamme de suspensions de chloroplastes/thylakoïdes avec différents degrés d'intégrité membranaire. La microscopie électronique à transmission a révélé que l'homogénéisation de la pression entraînait la plus grande perturbation de la membrane et des organites par rapport aux méthodes de préparation moins énergivores. La capacité des matériaux dérivés à moduler le comportement d'écoulement d'un système modèle de chocolat (suspension à 65 % (p/p) de sucre/huile de tournesol (amphiphiles naturels éliminés)) a été étudiée en acquérant des paramètres rhéologiques. Toutes les préparations de chloroplastes/thylakoïdes ont réduit la contrainte de rendement, la viscosité apparente, le point d'écoulement tangent et le point de croisement d'une manière dépendante de la concentration, mais pas aussi significativement que le polyricinoléate de polyglycérol appliqué à une concentration commercialement pertinente dans le même système de modèle de chocolat. La microscopie confocale à balayage laser a confirmé la présence du matériau améliorant l'écoulement alternatif à la surface du sucre. Cette recherche révèle que les méthodes de traitement à faible énergie qui ne perturbent pas considérablement les membranes thylakoïdes sont applicables à la génération de matériaux ayant une capacité marquée à affecter le comportement d'écoulement d'un système modèle de chocolat. En conclusion, les matériaux chloroplastiques/thylakoïdes présentent un fort potentiel en tant qu'alternatives naturelles aux modificateurs de rhéologie synthétiques pour les systèmes à base de lipides tels que PGPR.Translated Description (Spanish)
Los cloroplastos son orgánulos abundantes en una amplia gama de materiales vegetales; están compuestos predominantemente por membranas tilacoides multicomponentes que son ricas en lípidos y proteínas. Las membranas tilacoides intactas o desenredadas deberían, en principio, tener actividad interfacial, pero se ha publicado poco sobre su actividad en sistemas de aceite en agua, y nada sobre su rendimiento en un sistema continuo de aceite. En este trabajo se utilizaron diferentes métodos físicos para producir una gama de suspensiones de cloroplastos/tilacoides con diversos grados de integridad de la membrana. La microscopía electrónica de transmisión reveló que la homogeneización por presión condujo al mayor grado de alteración de la membrana y los orgánulos en comparación con los métodos de preparación menos intensivos en energía. La capacidad de los materiales derivados para modular el comportamiento del flujo de un sistema modelo de chocolate (suspensión de azúcar/aceite de girasol (anfífilos naturales eliminados) al 65% (p/p)) se investigó mediante la adquisición de parámetros reológicos. Todas las preparaciones de cloroplastos/tilacoides redujeron el límite elástico, la viscosidad aparente, el punto de flujo tangente y el punto de cruce de una manera dependiente de la concentración, aunque no tan significativamente como el polirricinoleato de poliglicerol aplicado a una concentración comercialmente relevante en el mismo sistema modelo de chocolate. La microscopía de barrido láser confocal confirmó la presencia del material potenciador de flujo alternativo en las superficies de azúcar. Esta investigación revela que los métodos de procesamiento de baja energía que no alteran ampliamente las membranas tilacoides son aplicables a la generación de materiales con una marcada capacidad para afectar el comportamiento del flujo de un sistema modelo de chocolate. En conclusión, los materiales de cloroplastos/tilacoides tienen un gran potencial como alternativas naturales a los modificadores reológicos sintéticos para sistemas basados en lípidos como PGPR.Files
1-s2.0-S0963996923000170-main.pdf.pdf
Files
(9.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9692e5ebd34b9adf43330b31e8dd04e8
|
9.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مادة غنية بالكلوروبلاست/الثايلاكويد: بديل محتمل لمحسّن التدفق المركب كيميائياً بولي غليسيرول بولي ريسينولات في الأنظمة القائمة على الزيت
- Translated title (French)
- Matériau riche en chloroplaste/thylakoïde : une alternative possible au polyricinoléate de polyglycérol, un activateur de flux synthétisé chimiquement, dans les systèmes à base d'huile
- Translated title (Spanish)
- Material rico en cloroplastos/tilacoides: una posible alternativa al potenciador de flujo sintetizado químicamente polirricinoleato de poliglicerol en sistemas a base de aceite
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4313830924
- DOI
- 10.1016/j.foodres.2023.112472
References
- https://openalex.org/W1501736937
- https://openalex.org/W1788012686
- https://openalex.org/W1978037658
- https://openalex.org/W1990378218
- https://openalex.org/W2008103366
- https://openalex.org/W2014817294
- https://openalex.org/W2059097635
- https://openalex.org/W2062892861
- https://openalex.org/W2071615993
- https://openalex.org/W2111943204
- https://openalex.org/W2132639958
- https://openalex.org/W2158647738
- https://openalex.org/W2160207748
- https://openalex.org/W2163893604
- https://openalex.org/W2167279371
- https://openalex.org/W2548947358
- https://openalex.org/W2560499419
- https://openalex.org/W2597710542
- https://openalex.org/W2724191171
- https://openalex.org/W2749242353
- https://openalex.org/W2793968043
- https://openalex.org/W2886664843
- https://openalex.org/W2909649257
- https://openalex.org/W2910837461
- https://openalex.org/W2972247044
- https://openalex.org/W2980934978
- https://openalex.org/W2989788018
- https://openalex.org/W2993060857
- https://openalex.org/W3013217176
- https://openalex.org/W3025105208
- https://openalex.org/W4224949164
- https://openalex.org/W4235062869
- https://openalex.org/W4237942713
- https://openalex.org/W4242550897
- https://openalex.org/W4252203347
- https://openalex.org/W4285992559
- https://openalex.org/W4299576240
- https://openalex.org/W4367011211