KU FOODs mejeriforskning
Institut for Fødevarevidenskab ved Københavns Universitet (KU FOOD) udfører både grundlæggende og anvendt forskning med fokus på mælk og mejeriprodukter, og alle fire sektioner inden for afdelingen er involveret i aktive samarbejder med mejeribranchen.
Værdien af dansk fødevareeksport i 2017 var omkring 119 mia. Kr., hvoraf ca. 18% (19 mia. Kr.) stammer fra eksport af mejeriprodukter. Mælkeproduktionen i Danmark er steget de seneste år og udgør nu 5,5 millioner tons produceret hvert år af godt 3000 mælkeproducenter. Størstedelen af denne mælk (95%) behandles af andelsmejerier, og i øjeblikket er der 54 anlæg i Danmark der fremstiller mejeriprodukter. Mere end 10% af den producerede mælk er økologisk.
Derudover produceres over 10% af verdens fødevareingredienser i Danmark, herunder: protein ingredienser, naturlige farver, specialdesignede bakteriekulturer, enzymer, emulgatorer, stabilisatorer og mange andre typer ingredienser der har det formål at forbedre kvaliteten og holdbarheden af fødevarer. Mange af disse ingredienser finder anvendelse i mejeriprodukter og, en del af disse fremstilles ud fra mælk eller valle, der er et biprodukt fra osteproduktion. Derudover har Danmark en meget veludviklet industri dedikeret til produktionsudstyr og instrumentering til fødevareindustrien, i mange tilfælde med stærkt fokus på mejeribranchen.
Det er således ikke overraskende, at mejeri- og ingrediensindustrien samt udstyrsproducenterne i Danmark kraftigt understøtter den dedikerede uddannelse inden for mejerividenskab og teknologi (en specialisering på kandidatuddannelsen i fødevarevidenskab og teknologi) samt forskning indenfor mejerividenskab. Der er faktisk en meget stærk tradition for dette i Danmark, der går helt tilbage til 1858, da den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole (KVL) blev grundlagt. KVL fusionerede med Københavns Universitet i 2007.
Forskningsfeltet er bredt og har en tydelig tværfaglig tilgang, der spænder fra en grundlæggende molekylær forståelse af råmaterialer og ingredienser til hvordan fremstillingsprocesserne påvirker slutkvaliteten af de færdige mejeriprodukter. Desuden er instituttet meget aktiv indenfor forskning vedrørende mikrobiologi af mælkesyrebakterier og mejerirelateret fermentering samt implementering af procesanalytisk teknologi til bedre processtyring i mejeribranchen.
Hovedområderne for mejeriforskning på KU FOOD
Modermælk er den optimale kost for nyfødte spædbørn, og beskytter barnets tarmsystem mod infektion og betændelse. Når amning ikke er mulig, anvendes i stedet ofte modermælkserstatninger baseret på ingredienser der stammer fra mælkeproteiner fra kvæg. Dette gælder også meget sårbare, for tidligt fødte spædbørn. Mange af disse proteiner ligner proteinerne der findes i modermælk og har derfor en tilsvarende beskyttende fysiologisk virkning, men mængden og funktionen er i nogle tilfælde anderledes. Der sker desuden ændringer i proteinernes struktur når der anvendes varmebehandling under produktionen hvilket gøres for at sikre et mikrobiologisk sikkert produkt samt ved interaktioner med andre mejeriingredienser. Disse ændringer kan forringe tilførslen af aminosyrer og kan også påvirke niveauet og funktionen af anti-inflammatoriske bioaktive proteiner. Vores nuværende forskning er derfor rettet mod at opnå en forståelse for disse virkninger ved hjælp af in vitro fordøjelses- og cellestudier med det formål at forbedre sammensætningen og virkningen af modermælkserstatninger til sårbare spædbørn.
Vi undersøger også hvordan forarbejdning påvirker mælkeproteinernes struktur og hvordan dette kan påvirke følelsen af mæthed hos voksne.
Forskningen udføres af KU FOOD-sektionen: Ingrediens og Mejeriteknologi. For mere information kontakt Dereck Chatterton.
Aktuel forskning
Strucsat: Hvordan struktur påvirker mæthed (DTU, DuPont Nutrition, Biosciences Aps, Arla Foods Ingredients)
Infant-I: Skræddersyet forarbejdning af bioaktive ingredienser til modermælkserstatninger med høj kvalitet (Arla Foods Ingredients)
Virkning af UHT-behandling og opbevaring på biologisk kvalitet af flydende modermælkserstatning (Mejeribrugets Forskningsfond)
NEOCOL: Et forskningsprogram der sigter mod at dokumentere og optimere et dansk produkt, baseret på colostrum, der kan anvendes som den allerførste kost eller som supplement til for tidligt fødte børn. (Det Sundhedsvidenskabelige fakultet)
Vores fokus er primært på brugen af mælkeproteiner som ingredienser i mejeriprodukter. Valleproteiner, dvs. det protein fra mælk, der ikke ender i ost, tilsættes meget ofte til forskellige mejeriprodukter for at opnå bedre vandbindende, emulgering, gelering eller anden funktionalitet. Det er yderst vigtigt at optimere funktionaliteten af disse ingredienser for at forstå, hvordan fremstillingen, f.eks. størrelse og egenskaber af proteinaggregater påvirker deres funktionalitet. Derudover undersøger vi hvordan den efterfølgende forarbejdning til mejeriprodukter påvirker de tilsatte mejeriingrediensers effektivitet.
Forskningen udføres af KU FOOD-sektionen: Ingrediens og Mejeriteknologi. For mere information kontakt Mogens Larsen Andersen.
Aktuel forskning
Bespoke: Afklaring af og kontrol med de interaktioner der forekommer mellem tilsatte protein ingredienser og mælkens øvrige bestanddele under fremstilling (DTU, SDU, Arla Foods Ingredients, Arla Foods amba)
Tekstur er en meget vigtig parameter for forbrugernes opfattelse af kvaliteten af et givet mejeriprodukt. Derfor fokuserer vi på, hvordan man kvantificerer og styrer de makromolekylære interaktioner, der er involveret i dannelsen af tekstur. Dette omfatter undersøgelse af vekselvirkningerne mellem mælkeproteiner og exo-polysakkarider (EPS) produceret af mælkesyrebakterier. EPS kan fungere som en naturlig stabilisator i forskellige mejeriprodukter. Vi forsker også i, hvordan tilsatte stabilisatorer eller andre ingredienser spiller sammen med mælkeproteiner. Vi kvantificerer interaktionerne mellem tilsatte mejeriingredienser og de oprindelige bestanddele i mælken og hvordan fremstillingsprocesserne påvirker disse interaktioner.
Forskningen udføres af KU FOOD-sektionen: Ingrediens og Mejeriteknologi. For mere information kontakt Richard Ipsen.
Aktuel forskning
Reaktioner mellem hetero-exopolysakkarider og mælkeproteiner, HEXPIN (DTU, Chr Hansen A/S)
Komplekser mellem valleprotein og alginat, WPAC (DTU, Lund University, Norwegian Technical University)
Anvendelse af nanorør lavet af valleprotein til kontrolleret binding og frigørelse af medicinsk aktive stoffer (KU-PHARMA)
Forskningsaktiviteterne fokuserer på forståelse og styring af forarbejdningens rolle ved omdannelse af mælk og mælkefraktioner til produkter og ingredienser med forøget værdi. Dette omfatter udvikling af procesbehandling der kan forlænge holdbarheden og forbedre sikkerheden samt give bedre sundhed og ernæringsmæssige fordele, og desuden sikre smag, tekstur og funktionalitet. Forståelse af, hvordan varmebehandling, tryk, elektriske felter og massetransport påvirker såvel produktstruktur (fra molekylær til makrostrukturelt niveau) som reaktionskinetik (kemiske eller fysiske reaktioner) under fremstilling gør det muligt at forbedre procesbehandling for at sikre de ønskede egenskaber / funktionaliteter.
Det overordnede mål er at skabe kvalitativ og kvantitativ viden om indvirkning af procesbehandling på egenskaberne af mejeriprodukter eller ingredienser. Forskningen omhandler teknologier og forarbejdningsudstyr i forskellig skala, fra laboratorie til pilotskala. Dette muliggør forbedring af værdien af mejeriprodukter og ingredienser ved at anvende en række værktøjer, såsom dynamiske studier, modellering og optimering. Vi opbygger især kompetencer inden for skånsom behandling, strukturdannende teknologier samt membranfiltrering.
Forskningen udføres af KU FOOD-sektionen: Ingrediens og Mejeriteknologi. For mere information kontakt Lilia Ahrné.
Aktuel forskning
Platform for skånsom forarbejdning (Mejeribrugets Forskningsfond)
3P - Personlige fødevarer til patienter (Innovation Fund Denmark)
Novel Aging (Innovation Fund Denmark)
ProOrg – Udvikling af et fælles regelsæt i EU for økologisk fødevarefremstilling
Mælkekoncentrater - Tilpasning af sammensætning og egenskaber ved kombinationer af produktionsteknologier, ph.d.-projekt
Teknologiske løsninger, der forlænger holdbarheden af mælkekoncentrater som et alternativ til mælkepulver, ph.d.-projekt
Forlængelse af holdbarhed af mælk ved hjælp af højtryksbehandling eller pulsed electric field, ph.d.-projekt
Ikke-termisk behandling af mælk: Virkning på makromolekyler og konsekvenserne for funktionalitet, ph.d.-projekt
Virkning af nye teknologier på sundhedsfremmende indholdsstoffer i drikkemælk, PostDoc-projekt
Designede snacks med forbedret biotilgængelighed af kalcium fremstillet ud fra mælk, ph.d.-projekt
For at fremstille fermenterede mejeriprodukter med høj kvalitet og stor sikkerhed er en dybdegående forståelse af mikrobiologien kritisk. Produkter i fokus omfatter ost, yoghurt, skyr og creme fraiche. Starterkulturer er specielt udvalgte stammer af mælkesyrebakterier og deres ydeevne (resistens mod bakteriofager, syrningshastighed og tekstureringsegenskaber) ergrundlaget for vores forskningsaktiviteter. Vi undersøger startekulturernes egenskaber ved rutinemæssige fænotypiske test og med avancerede genotypiske værktøjer. Blandt de anvendte værktøjer er sekventering af hele genomet for bakterier og bakteriofager, studier af genekspression (qPCR), REP-PCR og konstruktion af mutanter med over eller under ekspression.
Mikrobielle ødelæggelse af fermenterede mejeriprodukter er et andet centralt element i vores forskningsaktiviteter. Gær og skimmelsvamp er et kendt problem i fermenterede mejeriprodukter, og vores forskningsaktiviteter sigter mod at kontrollere væksten af disse uønskede organismer ved brug af biobeskyttende kulturer (nisinproducenter og udvalgte Lactobacillus stammer) og naturlige bioaktive stoffer (tangekstrakter).
Forskningen udføres af KU FOOD-sektionen: Food Mikrobiologi and Fermentering. For mere information kontakt Fergal Rattray / Finn Kvist Vogensen.
Aktuel forskning
Antimikrobiel virkning af oligosaccharider fra alginat (AOS) i fødevarer (DuPont)
Græsmælk (mælk fra økologisk dyrket græs): Udvikling af sunde og bæredygtige mejeriprodukter med høj kvalitet (Tøvestensgaarden, Ostebørsen, Viventes)
PhageWarn: Forudsigelse af bakteriofag-udvikling i mejerier baseret på bakteriofagernes diversitet. Formålet er at kunne sætte mejerierne i stand til at forudse potentielle problemer med bakteriofager. (Mejeribrugets Forskningsfond)
For at forstå og forbedre holdbarhed, stabilitet, sensorisk kvalitet (smag) og sundhedseffekterne af mejeriprodukter er det væsentligt at hæmme og/eller kontrollere ændringerne i proteiner under opbevaring, især da der er øget efterspørgsel efter produkter med lang holdbarhed. Derfor undersøger vi hvad der sker med proteinerne ved behandling (fx varme, lyseksponering) og ved tilstedeværelsen af oxidanter (proteinoxidation), reducerende sukkerarter (Maillard-reaktioner), polyfenoler og enzymer (endogene og eksogene). Vi undersøger, hvordan disse ændringer påvirker smag, farve, molekylær funktionalitet og ophobning af beskadigede bestanddele, og hvordan dette medfører fald i næringsværdi og har negative virkninger på helbred og sygdomsforløb.
Forskningen udføres af KU FOOD-sektionen: Ingrediens og Mejeriteknologi. For mere information kontakt Marianne Nissen Lund.
Aktuel forskning
ICOM: Hæmning af og kontrol med Maillard-reaktioner i mejeriprodukter ved anvendelse af polyphenoler fra planter (Arla Foods)
Laktosefri UHT-mælkedrikke med funktionelle polyphenoler (Arla Foods)
Mejeriindustrien producere forskellige pulverprodukter for at sikre en lang og stabil holdbarhed og en ensartet kvalitet til de fødevareproducenter der anvende pulver som råmateriale. Forskning på FOOD inden for dette område omfatter blandt andet ostepulver, der tilsættes som ingrediens for at give smag til forskellige fødevarer, såsom kiks og snacks. I øjeblikket har vi fokus på at forstå ostepulvers funktionalitet (vandbinding, emulgeringsevne) og afklare hvordan forarbejdning og valg af råmaterialer påvirker dette. Derudover forsker vi i pulver for at fremme udviklingen af innovative og bæredygtige processer der kan sikre høj kvalitet. Vi undersøger blandings- og rehydreringsevnen, spraytørring og efterbehandlingsteknologi. Desuden arbejder vi med fremstilling af yoghurtpulver. Tørringsprocessen er ikke effektiv ved fremstilling af yoghurtpulver og opløseligheden er ringe. Forskningen har til formål at opnå en bedre forståelse af årsagerne til disse udfordringer og finde mulige måder at kontrollere eller mindske dem på.
Forskningen udføres af KU FOOD-sektionen: Ingrediens og Mejeriteknologi. For mere information kontakt Lilia Ahrné / Anni Hougaard.
Aktuel forskning
Multifunktionelt ostepulver til clean label fødevarer (Lactosan A/S)
Ostepulver som funktionel ingrediens i komplekse fødevarer (Lactosan A/S)
Effektiv tørring og rekonstituering af yoghurtpulver (GEA Process Engineering A/S, Mejeribrugets Forskningsfond
Massive mængder procesvand går til spilde i fødevare- og bioforarbejdningsindustrien og udgør en miljøbelastning. Imidlertid kan dette vand betragtes som en ressource og KU FOOD undersøger hvordan man kan bruge direkte målinger i processen for at etablere overvågnings- og kontrolsystemer til behandling og rensning af vand. Dette kan sikre en bedre produktion og/eller muliggøre besparelser på en bæredygtig måde. For eksempel vil etablering af online kvalitetskontrol af ost eller andre mejeriproduktioner give branchen bedre mulighed for at genbruge vand, hvilket vil medføre store besparelser både økonomisk og miljømæssigt. Automatiseret teknologi vil kunne implementeres for at vise hvordan genanvendt vand påvirker produktkvaliteten og hvordan det kan styres og kontrolleres.
Forskningen udføres af KU FOOD-sektionen: Fødevareanalytisk kemi og bioteknologi. For mere information kontakt Søren Balling Engelsen.
Aktuel forskning
Reward: Genanvendelse af vand i fødevare- og bioprocesindustrien (DTU, DTU, DHI, Arla Foods Ingredients, Novozymes A / S, DSS, Alectia A / S, LiqTech International A / S)
Det største del af mælken (over 50%) i Danmark anvendes stadigvæk til produktion af ost. Vores væsentligste forskning på dette område omfatter udbytte, smags- og modningsoptimering af ost. Denne forskning understøttes af moderne faciliteter til ostefremstilling (4 x 200 liter ostekar) i vores forsøgsanlæg, hvor alle de væsentlige ostetyper (Cheddar, Hytteost, Danbo / Gouda, Mozzarella og Emmental) kan produceres. Virkningen af specifikke starterkulturer og koaguleringsmidler (eller andre enzymer) bliver rutinemæssigt undersøgt i vores anlæg, ofte som led i samarbejder med industrien. I de seneste år har der været fokus på udvikling af oste med lavt saltindhold og der er udviklet nye metoder til at beskrive modningen og modningsforløbet i ost. Fejl, der kan opstå under modning, undersøges også i vid udstrækning, med hovedvægt på kontrol med indholdet af biogene aminer (histamin og tyramin).
Forskningen udføres af KU FOOD-sektionen: Food Mikrobiologi and Fermentering. For mere information, kontakt Fergal Rattray.
Aktuel forskning
Flytte grænserne for ostefremstilling og modning til det yderste; minimere risiciene ved brug af biobeskyttende kulturer (Arla Foods, Chr. Hansen A / S, DuPont, CSK, SACCO, DSM).
Det plasmin frie mejeri; anvendelse af kromatografi til at fjerne plasmin aktivitet fra mejeriprodukter (Arla Foods Ingredients)
Mikrobalans: Kontrol med de synergistiske og antagonistiske mikrobielle aktiviteter der skaber den særlige smag i hård ost (Norrmejerier, Sverige)
Mælk er en vigtig kilde til kalcium (kalk) i kosten og valle, som er et biprodukt fra osteproduktion, kan anvendes til fremstilling af kalciumholdige ingredienser. KU FOOD udfører forskning for at forbedre biotilgængeligheden af kalcium ved opløsning af svært opløselige kalciumsalte som spontant danner overmættede opløsninger når citrat og andre hydroxycarboxylater, samt delvis hydrolyserede mælkeproteiner, er til stede. Hydroxycarboxylater er naturlige forbindelser der dannes i mælk under fermentering.
Forskningen udføres af KU FOOD-sektionen: Design og Forbrugeradfærd. For mere information kontakt Leif Skibsted.
Aktuel forskning
Kalciumbindende peptider og biotilgængeligheden af kalcium fra mejeriprodukter, ph.d.-projekt
Biotilgængelighed af kalcium fra mad og drikkevarer; betydningen af faseovergange og overmætning, ph.d.-projekt
Mejeriforskningen på KU FOOD understøttes af vores meget veludviklede pilotanlæg, som sikrer, at næsten alle mejeriprodukter kan fremstilles i lille skala til de forskellige forskningsprojekter. Dette inkluderer blandt andet et splinternyt anlæg til membranfiltrering i lille skala. Derudover er udstyr til nye teknologier, såsom pulsed electric field og højtryksbehandling, tilgængelig.
FOOD har også en stærk analytisk platform med omfattende udstyr til spektroskopi (NIR, IR og LF-NMR), GC-MS (metabolomics og aroma), proteinkarakterisering (CHNS, CE, HPLC, LCMS, SDS) og tekstur (reologi, teksturanalyse). Derudover har vi adgang til avanceret udstyr til mikroskopi (SEM, TEM, CLSM).
Lilia Ahrné