A kinetic model for the formation of acrylamide in a glucose-asparagine reaction system is proposed. Equimolar solutions (0.2 M) of glucose and asparagine were heated at different temperatures (120-200°C) at pH 6.8. Besides the reactants, acrylamide, fructose, and melanoidins were quantified after predetermined heating times (0-45 min). Multiresponse modeling by use of nonlinear regression with the determinant criterion was used to estimate model parameters. The proposed model resulted in a reasonable estimation for the formation of acrylamide in an aqueous model system, although the behavior of glucose, fructose, and asparagine was slightly underestimated. The formation of acrylamide reached its maximum when the concentration of sugars was reduced to about 0. This supported previous research, showing that a carbonyl source is needed for the formation of acrylamide from asparagine. Furthermore, it is observed that acrylamide is an intermediate of the Maillard reaction rather than an end product, which implies that it is also subject to a degradation reaction.
DOCUMENT
A kinetic model for the formation of acrylamide in a fructose-asparagine reaction system at initial pH 5.5 is proposed, based on an approach called multiresponse kinetic modelling. The formation of acetic acid and formic acid from the degradation of fructose and its isomer glucose was included in the proposed kinetic model. The kinetic model suggests that the effect of temperature on acrylamide formation with fructose is more due to the preceding steps with the formation of the Schiff base. The use of fructose and lower pH resulted in a higher yield of acrylamide (3%), suggesting that both can play an important role in acrylamide mitigation. Furthermore, these models have shown that, at high temperatures (120-200 °C), the Maillard reaction rapidly goes into the advanced stages, forming high amounts of organic acids and high molecular weight melanoidins. Overall, these mechanistic models provide more insight of the formation of acrylamide in a quantitative way.
DOCUMENT
The formation of acrylamide in potato crisps was fitted by empirical mathematical models. Potato slices were fried under the same experimental conditions for different times. Besides the content of precursors in the raw potato slices, acrylamide and water content in the potato crisps were quantified after predetermined times (2-6 min). The temperature developments in the surrounding oil and outer cell layer of the potato slices were monitored, giving more insight in the frying process and making future comparisons between studies possible. The pattern found for the formation of acrylamide, which was similar to earlier studies, was fitted to three empirical models. Statistical methods were used to compare the performance of the models, with the "Logistic-Exponential" and "Empirical" model performing equally well. The obtained model parameters were in the range of earlier reported studies, although this comparison is not unequivocal as the experimental conditions differed between studies. The precision of parameter estimates was problematic; this should be improved by better experimental design. Nevertheless, the approach of this study will make it possible to truly compare acrylamide formation patterns and model parameters in the future, with the ability to develop a tool to predict acrylamide formation in potato crisps.
DOCUMENT
De verwerking van biomassa is vaak gericht op de omzetting in energie, wat een relatief laagwaardige vorm van benutting is. De biomaterialen, die we uit biomassa kunnen maken, zijn veel meer waard en de besparing op fossiele energie is groter. Gelet op de economisch en circulaire waarde van biomassa wordt een goede verwerking en behandeling van natte biomassa steeds belangrijker. De verwerking van deze stromen stelt echter bijzondere eisen aan de te gebruiken materialen en technieken voor ontwatering. Voor ontwatering van biomassa worden verschillende technieken gebruikt, bijvoorbeeld flocculeren, persen of centrifugeren. Bij alle deze ontwateringsprocessen worden doorgaans hulpstoffen, flocculanten, toegevoegd. Voorbeelden hiervan zijn anorganische elektrolyten, zoals aluminium- of ijzerzouten en/of organische poly-elektrolyten, waarvan de meest gebruikte is polyacrylamide. Het bouwblok van polyacrylamide, acrylamide, is in 2010 op de lijst van Zeer Zorgwekkende Stoffen (ZZS) gezet in het kader van de REACH-regelgeving. De potentiele milieu- en gezondheidsproblemen zijn een beperking voor sommige toepassingen, zoals gebruik van biomassa als grondverbeteraar of diervoeding. Polyacrylamide is moeilijk biologisch afbreekbaar. Bovendien kan het product nog resthoeveelheden bevatten van het monomeer acrylamide dat toxisch en mutageen is. Biobased kationische polymeren, zoals kationische zetmeel, geproduceerd door Glycanex en tannines zoals geleverd door Melspring kunnen een veilig en milieuvriendelijk alternatief bieden. Verder onderzoek naar deze biobased alternatieven is voor Glycanex en Melspring essentieel om duidelijk te krijgen voor welke biomassa stromen deze alternatieven het meest geschikt zijn. De geschiktheid wordt duidelijk door bepaling van de optimale formulering en deze te vergelijken met de dosering en kosten van de gebruikelijke alternatieven. Deze inzichten helpen om de doeltreffendheid van deze oplossingen te kunnen bewijzen en waar nodig, de bioflocculanten verder te ontwikkelen. Een duidelijk en onafhankelijk bewijs van de goede werking helpt de toepassing van deze alternatieven te stimuleren. Het doel van het BIOFLOC project is het in kaart brengen van de mogelijkheden en beperkingen van biobased flocculanten als alternatief voor de huidige synthetische, petrochemie gebaseerd flocculanten, zoals polyacrylamide. Op basis van de reeds door de partners uitgevoerde voorstudies en literatuuronderzoek zal een selectie van biobased flocculanten met verschillende typen biomassa’s getest worden op de ontwateringefficiëntie.
