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Characterisation of the molecular cross-linking behaviour of cereal arabinoxylans and proteins by oxidative coupling enzymes
Patrik Roch
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Lebensmittelchemie
Betreuer*in
Margit Cichna-Markl
DOI
10.25365/thesis.78530
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-22433.00635.108822-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Gluten, ein wichtiger Bestandteil vieler Backwaren, ist für die gewünschten Backeigenschaften essentiell. Allerdings stellt der Konsum von Gluten für Menschen mit Zöliakie oder nicht-Zöliakie-assoziierter Glutensensitivität eine große Herausforderung dar, da aktuell die einzige wirksame Therapie eine strenge glutenfreie Diät ist. Diese Studie ist ein Teil des PROTAX-Projekts und untersucht die enzymatische Quervernetzung von Proteinen und Arabinoxylanen (AXs) zur Bildung Gluten-ähnlicher Netzwerke. Der Fokus dieser Arbeit ist die Charakterisierung von fünf verschiedenen Enzymen, nämlich Laccase (Lac), Tyrosinase (TYR), Peroxidase (HRP), Glucose- (GOX) und Pyranose-Oxidase (POX). Zunächst wurden die pH- und Temperatur-Optima bestimmt, gefolgt von der Ermittlung der wichtigsten kinetischen Parameter. unter optimalen Bedingungen und die Analyse der zwischen Modellproteinen und AX gebildeten Vernetzungsprodukte unter Verwendung Im Anschluss daran wurden die Enzyme auf ihre Vernetzung unter optimalen Bedingungen untersucht. Die Analyse der Produkte erfolgte unter Verwendung fortgeschrittener analytischer Techniken wie HPLC-UV und LC-MS/MS. Dabei wird auf die Substrate Ferulasäure (FA) und Tyrosin (Y) fokussiert, wobei danach getreidespezifische Peptidmodelle angewendet werden, um die Lücke zwischen einfachen Monomeren und komplexen Peptiden zu schließen. Die Ergebnisse zeigten eine erfolgreiche Vernetzung von FA- und Y-Monomeren sowie von getreidespezifischen Peptiden und dem FA-Glykosid (FAG). Die Studie Analyse zeigte homogene als auch heterogene Kopplungsreaktionen zwischen FAG und den Peptiden auf, die zur Bildung von Produkten mit unterschiedlichen Molekulargewichten und Polaritäten führten. Vor allem Peptide mit endständigen Y-Resten wiesen eine höhere Vernetzungseffizienz auf als solche mit Y innerhalb der Kette. Darüber hinaus zeigte die Analyse, dass bestimmte Enzyme eine vielfältigere Produktausbeute lieferten als andere. So wurden durch Lac und HRP sehr ähnliche Produkte erzeugt, während TYR teilweise unterschiedliche Produkte produzierte. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage für weitere Untersuchungen an glutenfreien Teigstrukturen innerhalb des Projektes mit dem Ziel vergleichbare Eigenschaften wie bei glutenhaltigen Produkten zu erreichen.
Abstract
(Englisch)
Gluten, an important component of many baked goods, is essential for the desired baking properties. However, the consumption of gluten poses a major challenge for people with celiac disease (CD) or non-celiac gluten sensitivity, as currently the only effective therapy is a strict gluten-free diet. This work is part of a current research project which investigated the enzymatic cross-linking of proteins and arabinoxylans (AXs) to form gluten-like networks. The focus of this thesis was the characterisation of five different enzymes, laccasse (Lac), tyrosinase (TYR), horseradish peroxidase (HRP ), glucose oxidase (GOX ) and pyranose oxidase (POX). First, the optima of pH and temperature, and subsequently main kinetic values were determined. Then, these enzymes were evaluated for cross-linking under optimal conditions. The analysis of the products was performed using advanced analytical techniques, such as high performance liquid chromatography with a UV detector (HPLC-UV) and liquid chromatography coupled with a mass spectrometer (LC-MS/MS). Focusing on the substrates ferulic acid (FA) and tyrosine (Y), cereal-specific peptide models were then applied to bridge the gap between simple monomers and complex proteins. The results demonstrated the successful cross-linking of FA and Y monomers, as well as grain-specific peptides and FA-glycoside (FAG). The study revealed homogeneous as well as heterogeneous coupling reactions between FAG and the peptides, leading to the formation of various products with different molecular weights and polarities. In particular, peptides with terminal Y residues exhibited a higher cross-linking efficiency than those with Y within the chain. Furthermore, the analysis demonstrated that certain enzymes yielded a more diverse range of products than others, for instance Lac and HRP generated highly similar products, whereas TYR produced partially distinct products. These findings provide a foundation for further investigations into gluten-free dough structures, through a comparative characterisation of the effects of coupling tools.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Arabinoxylane Getreideproteine Oxidoreduktasen Cross-linking
Autor*innen
Patrik Roch
Haupttitel (Englisch)
Characterisation of the molecular cross-linking behaviour of cereal arabinoxylans and proteins by oxidative coupling enzymes
Paralleltitel (Deutsch)
Charakterisierung des molekularen Vernetzungsverhaltens von Getreidearabinoxylanen und Proteinen durch oxidative Kopplungsenzyme
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
114 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Margit Cichna-Markl
Klassifikation
35 Chemie > 35.23 Analytische Chemie. Allgemeines
AC Nummer
AC17550110
Utheses ID
75970
Studienkennzahl
UA | 066 | 659 | |