Doktorsvörn í matvælafræði - Ragnhildur Einarsdóttir

Föstudaginn 16. desember ver Ragnhildur Einarsdóttir doktorsritgerð sína í matvælafræði við Matvæla- og næringarfræðideild Háskóla Íslands. Ritgerðin ber heitið: Útdráttur á lífvirkum efnum úr stórþörungum með púlsuðu rafsviði. Áhrif stærðar lípósóma á húðun með kaldsjávarfiskigelatíni. Novel extraction of bioactive compounds from macroalgae with pulsed electric field. The influence on liposomal dispersions of particle size and electrostatic deposition of cold water fish skin gelatin.

Andmælendur eru dr. James Lyng, prófessor við Háskólann í Dublin, Írlandi, og dr. Federico Gomez, prófessor við Háskólann í Lundi í Svíþjóð.

Umsjónarkennari var Kristberg Kristbergsson, prófessor, og leiðbeinandi Kristín Anna Þórarinsdóttir, matvælafræðingur (PhD). Aðrir í doktorsnefnd voru Björn Viðar Aðalbjörnsson, lektor og Jakob Kristjánsson, prófessor emeritus.

María Guðjónsdóttir, prófessor og deildarforseti Matvæla- og næringarfræðideildar, stjórnar athöfninni sem fer fram í Hátíðasal Háskóla Íslands og hefst kl. 13.00.

Ágrip

Stórþörungar eru vannýtt auðlind lífvirkra efna fyrir matvæla-, snyrtivöru- og lyfjaiðnaðinn. Markaður er fyrir hágæða lífvirk efni sem hafa verið framleidd á umhverfisvænan hátt án lífrænna leysa. Útdráttur með háspennu-rafpúlsum (PEF) er álitleg aðferð þar sem hvorki er notaður hár hiti né mikil orka. Lítið hefur verið fjallað um notkun PEF á stórþörunga. Hægt er að nýta lípósóm til að auka stöðugleika lífvirkra efna, en einnig er nauðsynlegt að auka stöðugleika lípósóma. Í þessari rannsókn voru brúnu stórþörungarnir Laminaria digitata, Alaria esculenta, rauði stórþörungurinn Palmaria palmata og hinn græni Ulva lactuca notaðir til að útbúa útdrætti með PEF. Leiðni og sýrustig voru mæld og jafnframt var magn fjölfenóla og kolvetna greint. Andoxun var metin með FRAP- og DPPH-mælingum. Tegund þörunga hafði áhrif á skilvirkni útdrátta með PEF. Hærri gildi bæði fjölfenóla og kolvetna mældust í PEF útdrætti frá Ulva lactuca. Í Alaria esculenta voru kolvetnisheimtur helmingi hærri í PEF vatnsútdrætti miðað við útdrátt þar sem PEF var ekki framkvæmt. Vatn var betri leysir en 15% etanól fyrir PEF-útdrátt. Til viðbótar voru útbúin lípósom af þremur mismunandi stærðum (þvermál 0.09, 0.40 og 2.7 μm). Lípósómin voru húðuð með kaldsjávarfiskigelatíni. Til að meta stöðugleika lípósoma voru lausnirnar þykktar í gegnum osmósu. Fylgst var með breytingu á þyngd lausna og stærð lípósóma. Húðun með kaldsjávarfiskigelatíni jók stöðugleika þeirra. Þessi rannsókn sýndi fram á hægt er að húða lípósóm af ýmsum stærðum með kaldsjávarfiskigelatíni. Þar að auki er PEF raunhæf aðferð til að draga út lífvirk efni úr stórþörungum án þess að nota háan hita eða lífræna leysa. 

English abstract

Macroalgae are an underutilised source of bioactive compounds such as polyphenols, carbohydrates, proteins, and carotenoids, for the food, cosmetics, and pharmaceutical industries. Furthermore, these industries are searching for high-quality bioactive compounds that are produced with green, organic, solvent-free methods. Pulsed electric field (PEF)-assisted extraction is a promising non-thermal, low-energy extraction method, but there are limited studies on macroalgae. Moreover, these bioactive compounds can be incorporated in lipid delivery systems, such as liposomes, to increase their stability. PEF has been used to produce crude extracts from the brown macroalgae Laminaria digitata and Alaria esculenta, the red macroalgae Palmaria palmata, and the green macroalgae Ulva lactuca. Their conductivity, polyphenol, and carbohydrate content were analysed alongside ferric-reducing antioxidant (FRAP) and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical-scavenging activity. The efficiency of the PEF treatment was compound and species specific. In Ulva lactuca it allowed for higher extraction yields of both polyphenols and carbohydrates, and in Alaria esculenta it gave twice as high extraction of carbohydrates compared with gentle heating at 55°C, whereas there was no difference in polyphenol extraction. Water, compared with 15% ethanol, was a better solvent for PEF treatment and PEF had a shorter extraction time. In addition, liposomes of three different sizes (0.09, 0.40, and 2.7 μm) were produced with either high-pressure homogenisation or extrusion through a polycarbonate membrane. Liposomes were then coated with cold-water fish skin gelatin by layer-by-layer deposition. Their stability was evaluated with osmotic dehydration, while monitoring their relative weight and size. Coating the liposomes with gelatin increased their physical stability. The results show that cold-water fish skin gelatin is a viable option for coating liposomes of a wide range in size. Furthermore, PEF-assisted extraction can be used for the extraction of valuable compounds from macroalgae without high heat or organic solvents.

Um doktorsefnið

Ragnhildur Einarsdóttir er fædd árið 1982 í Reykjavík. Hún lauk stúdentsprófi af náttúrufræðibraut I frá Menntaskólanum í Reykjavík árið 2002, BS-prófi í matvælafræði frá Háskóla Íslands árið 2006 og meistaraprófi í matvælafræði frá sama skóla árið 2010. Ragnhildur starfaði sem stundakennari hjá Háskóla Íslands og hjá TARAMAR ehf. samhliða doktorsnámi sínu. Foreldrar hennar eru Einar Hrafnsson og María Jónatansdóttir. Sambýlismaður hennar er Kevin Gillies.