Relationships between physico-chemical properties and colonic fermentation in pea fibre and protein
Doktorsavhandling, 2025

Heightened consumption and production of plant-based foods increases the amount of dietary protein reaching the colon. Excessive colonic fermentation of protein by the gut microbiota produces toxic metabolites. The demand for plant proteins results in larger amount of side-streams. One such side stream is pea hull fibres, which are generated during the extraction of pea proteins. Pea hull fibres need to be modified to improve their physico-chemical properties and their utilisation as food components. Modifications of pea hull fibres and pea protein can also affect how they are fermented in the colon.
The aim of this thesis is to explore how modifications of pea hull fibre and pea protein can prompt changes in their physico-chemical properties and in vitro colonic fermentation. Thermal and enzymatic treatments were applied to pea hull fibres and pea protein. The effect of these processes was studied through compositional, physical and rheological changes. Subsequently, colonic fermentation of modified fibre and protein was investigated using in vitro batch fermentation, and evaluated through the microbial and metabolic responses.
Enzymatic treatment of pea hull fibre by pectate lyase induced differences in cell wall structure and rheological properties. The rheological behaviour of the pea hull fibres could be predicted using soft particle models. Modifications to pea hull fibres did not alter the metabolite production during in vitro colonic fermentation. However, changing the pea protein degree of hydrolysis induced changes in the metabolic response and clear differences in the microbial community. Higher degree of hydrolysis of the pea protein resulted in a microbiota similar to those found during pea hull fibre fermentation. Combined fibre and protein fermentation gave higher fraction of healthy metabolites compared to pure protein fermentation, but also increased proteolytic fermentation products. Overall, changes in physico-chemical properties can be related to differences in colonic fermentation outcome, but is dependent on substrate and treatment.

Pea hull fibre

rheology

pea protein

in vitro colonic fermentation

Vasa A, Vera Sandbergs Allé 8, Chalmers
Opponent: Prof. Laura Nyström, ETH Zurich, Switzerland

Författare

Jakob Ytterberg

Tillämpad kemi 3.3

Ytterberg, J. Krona, A. Freire de Moura Pereira, P. Jimenez-Quero, A. Lopez-Sanchez, P. and Ström, A. Rheological behaviour of pea hull fibres treated with pectate lyase

Ytterberg, J. Ytterberg, K. Janewithayapun, R. Marques, T.M. Lopez-Sanchez, P and Ström, A. Inluence of hydrolysed pea protein on in vitro colonic fermentation in presence and absence of fibres

Det nuvarande livsmedelssystemet påverkar både den lokala och globala miljön i stor utsträckning. Produktionen av animaliskt protein är en av de största orsakerna till denna påverkan och genom att äta mer växtbaserade proteiner kan vi minska belastningen på miljön. Samtidigt finns det många sidoströmmar inom livsmedelsindustrin som idag inte tas tillvara på, men som skulle kunna få ett nytt värde om de förädlades och användes som ingredienser.

Ett exempel är ärtskalsfibrer som är en restprodukt som uppstår när man utvinner protein ur ärtor. Dessa fibrer skulle kunna utnyttjas mer efter modifieringar. I den här avhandlingen undersöks hur olika behandlingar av ärtskalsfibrer och ärtprotein påverkar deras egenskaper och om förändringarna även påverkar hur de bryts ner av bakterier i tjocktarmen. Både värme- och enzymbehandling förändrade fibrernas egenskaper, vilket möjligtvis kan göra dem mer användbara i livsmedel. Däremot påverkades inte hur fibrerna fermenterades i tarmen.

Varje dag når en viss mängd protein tjocktarmen där det bryts ner tillsammans med bland annat fibrer. Med en växande konsumtion och produktion av växtprotein ökar mängden protein som når tjocktarmen. När dessa protein bryts ner av bakterier i tjocktarmen bildas giftiga ämnen. Resultaten i denna avhandling visar att modifieringar av ärtprotein kan förändra sammansättningen av tarmens mikroorganismer och vilka metaboliter som produceras. Detta sker både när ärtskalsfibrer finns med och när de inte gör det.

Plant-based Proteins for Health and Wellbeing (PAN Sweden)

Formas (2024-01022), 2025-01-01 -- 2028-12-31.

Ämneskategorier (SSIF 2025)

Livsmedelsvetenskap

DOI

10.63959/chalmers.dt/5783

ISBN

978-91-8103-326-7

Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 5783

Utgivare

Chalmers

Vasa A, Vera Sandbergs Allé 8, Chalmers

Online

Opponent: Prof. Laura Nyström, ETH Zurich, Switzerland

Mer information

Senast uppdaterat

2025-11-24