Plante- og bryggeriforskning på Institut for Fødevarevidenskab

Verdens befolkning er hastigt stigende, og det stiller store krav til sikring af sunde og bæredygtige fødevarer i fremtiden. Institut for Fødevarevidenskabs (KU FOOD’s) forskning på planteområdet bidrager til at løse de globale fødevareudfordringer og sikre bedre udnyttelse af plantebaserede råvarer og sidestrømme.

KU FOOD udfører grundlæggende og anvendt forskning med fokus på fødevareplanter – ofte i tæt samarbejde med fødevare- og ingrediensindustrien. Forskningsområdet har en holistisk og tværvidenskabelig tilgang, som giver en molekylær forståelse af, hvordan råmaterialer og forarbejdning påvirker kvaliteten af det færdige produkt. Forskningen omfatter dybdegående karakterisering af kendte og nye råvarer, optimering af eksisterende og ny procesteknologi i forhold til mere bæredygtige processer, herunder udnyttelse af sidestrømme, samt til at forbedre det færdige produkt i forhold til holdbarhed, funktionel, ernæringsmæssig og sensorisk kvalitet.

De videnskabelige kompetencer omfatter fødevareplanteteknologi- og forarbejdning, bioekstraktion af råvarer og sidestrømme, fysisk-kemisk karakterisering af råvarer og produkter, aromaudvikling og smagsfrigivelse, bioaktive fødevarekomponenter samt protein-, fedt- og kulhydratkemi.

Forskning i holdbarhed, den teknologiske, sensoriske og/eller ernæringsmæssige kvalitet kan opdeles således:

  • Udnyttelse af råvarer og sidestrømme (teknologi)
  • Produktudvikling målrettet specifikke forbrugergrupper (sundhed)
  • Forbedring af holdbarhed og emballage (reducere spild)
  • Reduktion af miljømæssig effekt (bæredygtighed)
  • Biodiversitet – forbedret udnyttelse eller nye planteressourcer (klimaforandringer)

Strategiske forskningsområder:

Plante-metabolomics/Foodomics

Plante-metabolomics fokuserer på kvantitativ og kvalitativ analyse af metabolitter i planteceller. Forskningen gør det muligt, at forstå plantegenernes indflydelse på fænotypens karakteristika. For eksempel kan man udvikle kornsorter med forbedrede kvalitetskarakteristika som vil være sygdomsresistente eller lettere kan tilpasses miljøændringer og samtidig give et højt udbytte og næringsværdi.
Metabolomics kan bruges til at forstå plantens naturlige forsvarsmekanismer mod eksterne belastninger, til at identificere de vigtigste bioaktive forbindelser, som forbedrer planternes sundhedsmæssige værdi, samt for at evaluere effekten af miljø og genetiske påvirkninger.
I kombination med proteomics og transcriptomics er metabolomics-analyse af planter blevet et stærkt værktøj til at identificere genernes funktioner, opdagelse af biomarkører og til afklaring af biosyntetiske veje.
For at fortolke metabolomiske data fra laboratoriemaskiner som fx GC-MS, NMR og LC-MS er det nødvendig med omfattende databehandling og her er multivariat data analyse et godt værktøj.

Forskningen udføres under KU FOOD-sektionen Fødevareanalytisk kemi og bioteknologi.

For mere information om området, kontakt Søren Balling Engelsen / Bekzod Khakimov.
Eller læs om forskningsområdet Foodomics.

Plantebaserede fødevarer

Der arbejdes med alt fra frugt og grøntsager til korn og bælgfrugter. Forskningen fokuserer på hele eller dele af kæden fra jord til bord. Det kan fx være karakterisering af aroma i nye jordbærsorter, optimering af en proces i forhold til et sundere produkt, udnyttelse af sidestrømme for at skabe en mere bæredygtig produktion eller nye ingrediensers indflydelse på holdbarheden i det færdige produkt.
Derudover forskes der i blandingsprodukter hvor fx de funktionelle egenskaber evalueres for mejeriprodukter med blandet mælke-planteprotein eller spegepølser med tilsat plantefibre.

Forskningen udføres under KU FOOD-sektionerne Design og forbrugeradfærd, Ingrediens og mejeriteknologi samt Fødevareanalytisk kemi og bioteknologi.
For mere information om området, kontakt Birthe Møller Jespersen / Mikael Agerlin Petersen.

Bioekstraktion af råmaterialer og sidestrømme

Bioekstraktion- og bioprocesseringsudstyr anvendes blandt andet til udvikling af plantebaserede fødevareingredienser på en miljømæssig forsvarlig måde ved hjælp af separationsteknikker som fx dekanter, filtrering og superkritisk væskeekstraktion. For eksempel er pressekagen som biprodukt fra rapsolieproduktion udnyttet til at ekstrahere funktionelle planteproteiner og fibre som kan bruges som ingredienser.

Forskningen udføres under KU FOOD-sektionen Ingrediens og mejeriteknologi.
For mere information om området, kontakt Jens Chr. Sørensen

Spektroskopisk screening og dataforædling

Diversitet er fundamentet for at videreudvikle fødevareplanter. Nær infrarød spektroskopi er implementeret til hurtiganalyse af millioner af prøver af korn i hele verden. Ved at evaluere hele spektret med multivariat dataanalyse opnås et fysisk-kemisk ”fingeraftryk” for prøven. Dette kan bruges til at screene nye mutanter, krydsninger og sorter, og dermed opnå forståelse for indflydelsen af genetik og miljø.

Forskningen udføres under KU FOOD-sektionen Fødevareanalytisk kemi og bioteknologi.
For mere information om området, kontakt Birthe Møller Jespersen / Åsmund Rinnan

Funktionel og teknologisk karakterisering

Hvad gør kiksen sprød og hvordan påvirker mixe-tiden af en dej det færdige produkt? En dej ændres strukturelt af mekaniske og termiske belastninger mens det færdige produkt ændrer struktur ved lagring. For at forstå ingredienserne og fremstillingsmetodens indflydelse på det færdige produkt undersøges fx dejsystemer ved brug af reologiske og spektroskopiske metoder. Herved opnås information om intermolekylære interaktioner og molekylær mobilitet som kan korreleres til funktionaliteten, hvorefter anbefalinger kan gives i forhold til hvilke ingredienser og proces der skal anvendes til et givent produkt.

Forskningen udføres under KU FOOD-sektionerne Fødevareanalytisk kemi og bioteknologi samt Ingrediens og mejeriteknologi.
For mere information om området, kontakt Søren Balling Engelsen / Birthe Møller Jespersen

Aroma profil og frigivelse

Råvarer og produkter skal smage og dufte godt, og for at sikre dette, arbejdes der med aromaanalyse af flygtige stoffer i råvarer før, under og efter processering samt i det færdige produkt. Der arbejdes dels med råvarekarakterisering hvor aromaprofilen fra fx æblesorter evalueres for at detektere hvilke æblesorter der er særligt velegnede til cider og vin. Derudover sammenlignes fremstillingsprocessens betydning for aromaen i det færdige produkt som fx fermenteringsbetingelser for kakaobønner eller brød, eller indflydelsen af maltens ristningsgrad på den færdige øls aroma og smagsstabilitet.

Forskningen udføres under KU FOOD-sektionen Design og forbrugeradfærd.
For mere information om området, kontakt Mikael Agerlin Petersen

Oxidation og smagsstabilitet i øl

For at øge holdbarheden af øl og sikre den gode smag, er det nødvendigt med en grundlæggende forståelse af råvaren og de kemiske og fysiske transformationer (fx oxidation), som sker i de enkelte procestrin under brygning. Der arbejdes med at belyse proteinafledte thiolers rolle som antioxidanter i øl, herunder afdække reaktionsmekanismen i øl og metal-ionernes betydning. Denne viden udnyttes til at udvikle nye ressourceeffektive brygningsmetoder og anvendelse af nye ingredienser, som er nødvendige for at lave nye typer øl af høj kvalitet.

Forskningen udføres under FOOD-sektionen Ingrediens og mejeriteknologi.
For mere information om området, kontakt Mogens Andersen / Marianne Lund

Planteforskning indgår i uddannelserne på Institut for Fødevarevidenskab

Planteforskningen indgår i mange kurser på KU FOOD. Det primære plantefokus er i bachelorkurset Råvarekvalitet hvor der undervises i råvarekvalitetens betydning for proces og endelig produktkvalitet – hovedsagelig med fokus på frugt, grøntsager og korn. I bryg-kurserne på kandidatniveau, undervises i hele kæden fra jord til bord, hvor der fokuseres på råvarekvalitet af byg, malt, humle, fremstillingsproces fra malteri til bryggeri samt teknologisk og sensorisk kvalitet af det færdige produkt. Bryg-kurserne udbydes i tæt samarbejde med Den Skandinaviske Bryggerhøjskole. Derudover tages der udgangspunkt i planteforskningen, når der undervises i udvalgte specifikke områder som fx hydrokolloider, lipid oxidation og aroma. Dette sker på både bachelorniveau (fx Biokemi og Fødevarekemi) og kandidatniveau (fx Food Ingredients and Structure Design og Aroma – the chemistry behind odour). Endvidere udbydes løbende BSc og MSc projekter – oftest i samarbejde med industripartnere.

Planteforskningsudstyr

Forskningsområdet har pilot plant anlæg inden for bageri samt bryggeri, som i øjeblikket udbygges yderligere. Derudover anvendes ekstruderings- og højtryksteknologi til forbedring af ernæringsmæssig og/eller funktionel kvalitet.

KU FOOD har en stærk analytisk platform med spektroskopi (NIR, IR og LF-NMR), GC-MS (metabolomics og aroma), protein karakterisering (CHNS, CE, HPLC, LCMS, SDS) og tekstur. Derudover referenceanalyser til råvareanalyser (fx fedt, fiber, protein, kerne- og partikelstørrelse, faldtal, gluten, spiring, friabilitet og kongresmæskning) primært i forhold til brød og ølproduktion.  Læs mere om dette i beskrivelsen af forskningsområdet Foodomics.

Samarbejder

Planteforskningen er forankret i stærke samarbejder med industri – fra mindre og mellemstore virksomheder (SME’er) til globale industrier i ind- og udland. Der samarbejdes med GTS-institutter og andre institutter samt universiteter. Internt på Københavns Universitet er der et tæt samarbejde med Institut for Plante og Miljøvidenskab (PLEN) (gennem fx metabolomics, bioaktive komponenter, kulhydratkarakterisering og mikroskopi) og Institut for Idræt og Ernæring (NEXS) (fx metabolomics og interventionsstudier). 

Der opbygges og udbygges løbende netværk af gode samarbejdspartnere i Norden og Europa gennem netværks- og forskningsprojekter. Eksempler på dette er FUNPRO finansieret af Nordisk industrifond og det Europæiske EJD-PhD netværk med fokus på forbedring af smagskvalitet og stabilitet i øl.

Langt størstedelen af forskningsprojekterne sker i samarbejde med store og små industripartnere fra ind- og udland. Samarbejdet med SME’er sker typisk via regionale midler eller GUDP – Grønt udviklings- og demonstrationsprogram. For større virksomheder samarbejdes der om erhvervs-ph.d.’er og -postdocs samt i større forskningsprojekter som støttes af fx Innovationsfonden, Det Frie Forskningsråd og EU. Nye samarbejder starter ofte med et MSc-projekt, hvor en idé afprøves for at afdække relevansen af et potentielt forskningssamarbejde.

Eksempler på nuværende og tidligere samarbejdsprojekter med industrien: