FOODHAY-samarbejde om fødevarebiofysik

Af Heidi Kornholt - DTU, Lene Hundborg Koss - Københavns Universitet, Anne Louise Dannesboe Nielsen - Teknologisk Institut og Lise Bundgaard - Aarhus Universitet

Den originale udgave af nærværende artikel er bragt i Plus Proces nr. 7 udgivet i oktober 2022.

Det højteknologiske laboratoriecenter FOODHAY er sat i verden for at skabe ny viden til brug i fødevareindustrien og til talentudvikling af studerende, forskere og medarbejdere i fødevarevirksomheder.

FOODHAY inviterer derfor virksomheder til at samarbejde i forskningsprojekter inden for fire platforme, herunder fødevarebiofysikplatformen.

Bag FOODHAY står forskningsinstitutionerne Aarhus Universitet, Teknologisk Institut, Københavns Universitet og DTU. Arla er strategisk partner, og både Food & Bio Cluster Denmark og Dansk Industri bidrager som repræsentanter for de danske fødevarevirksomheder.

Fødevarebiofysikplatformen

Udstyr i fødevarebiofysikplatformen kan undersøge og måle strukturelle egenskaber i fødevarer og fødevarekontaktmaterialer.

Det har stor betydning i udviklingen og optimeringen af nye produkter, men også hvis et eksisterende produkt ikke opfører sig, som man ønsker. Platformen omfatter også udstyr, som kan bruges direkte i fremstillingen af fødevarer.

Udstyret kan bl.a. bruges til at:

• bestemme vandaktivitet, flydeevne og fugtindhold

• måle oxidativ stabilitet og antioxidantkapacitet i model- og fødevaresystemer

• teste holdbarhed og studere opbevaringsforhold

• undersøge viskositet og viskoelastisk opførsel af flydende og faste fødevarer

• måle fordeling af vanddråbestørrelse i vand-i-olie emulsioner eller oliedråbestørrelser i olie-i-vand emulsioner samt til at opnå stabile emulsioner

• dyrke mikrobielle celler som bakterier, gær eller trådsvampe, hvor temperatur, pH og ilt kan kontrolleres

• ekstrudere fødevarer og fødevaregodkendte kontaktmaterialer

• måle fødevarekontaktmaterialers termomekaniske egenskaber under forskellig temperatur og fugtighed

• fjerne eller udvinde smag og aromaer fra tørrede fødevarer

• tørre fedtholdige produkter som insekter, græs, frø og kerner

Få flere nyheder om fødevareforskning og -uddannelse ved at tilmelde dig KU FOOD's nyhedsbrev, som udkommer 4 gange om året

Samarbejde og forskning

Nedenfor er eksempler på konkrete samarbejder og forskning i FOODHAY inden for fødevarebiofysikplatformen.

• Superkritisk CO₂ ekstraktionssystem

DTU Fødevareinstituttet har udvundet grønne proteiner fra foderplanter og udviklet en metode til at reducere uønskede smagsstoffer ved hjælp af superkritisk CO₂ ekstraktion.

"Gennem FOODHAY har det været muligt at anskaffe et anlæg, som kan levere tilstrækkeligt store volumener til, at fødevareindustrien kan undersøge mulighederne i nye grønne CO₂-ekstraherede produkter," siger ph.d.-studerende Mikkel Hansen fra DTU Fødevareinstituttet.

Greenfield Innovation ApS har f.eks. testet de grønne proteiner ved at substituere dem i frisk pasta, og det gjorde bl.a. fremstillingen af pastadejen hurtigere og dermed mindre energikrævende.

• Røntgenapparatet Nano-InXider

Institut for Fødevarevidenskab på Københavns Universitet (KU FOOD) har via FOODHAY investeret i røntgenapparatet Nano-InXider/SAXS (Small Angle X-Ray Scattering), der kan undersøge strukturer i fødevarer på nano-niveau.

"SAXS kan først og fremmest give fødevareforskerne og -industrien nye indsigter i madens fysiske struktur, og hvordan det kobler til f.eks. smag og næringsoptag," fortæller lektor Jacob Kirkensgaard, som er ansvarlig for udstyret samt kontaktperson ved forskningssamarbejder, der involverer Nano-InXider-instrumentet.

Han oplever stor interesse for de nye muligheder blandt virksomhederne, hvor fokus især retter sig mod strukturer, som kan skabe god mundfølelse i plantebaserede fødevarer, der har en anden proteinstruktur end animalske fødevarer, og derfor skal forarbejdes anderledes.

"Et hot emne er, hvordan man kan skabe gelerede proteinnetværk i alle mulige plantebaserede produkter. Her kan det f.eks. være interessant at kigge på, hvordan proteinstrukturen er i yoghurt, som mange vil sige har en god mundfølelse – og geleringsstruktur. Hvis vi ved, hvordan strukturerne skabes i yoghurten på nano-niveau, kan vi måske overføre det til de plantebaserede alternativer og dermed bane vejen for nogle grønnere spisevaner," siger Jacob Kirkensgaard videre.

• Drop tensiometer

Hvis man blander olie og vand, vil massen under normale omstændigheder skille. Alligevel kan fødevarer bestående af begge dele forblive samlet i uge- og månedsvis. Dette skyldes tilstedeværelsen af emulgatorer som f.eks. proteiner fra mælk eller fosforlipidet lecitin fra æggeblommer.

Effekten af emulgatorer afhænger af, (1) hvor hurtigt de kan bevæge sig til interfacen, (2) hvor meget de kan sænke spændingen og (3) styrken af den interface, de danner. Med drop tensiometeret kan man undersøge og måle disse værdier.

Ph.d.-studerende Katt Grasberger fra Institut for Fødevarer på Aarhus Universitet eksemplificerer:

"I samarbejde med Arla Food Ingredients undersøger vi i øjeblikket mulige synergier mellem proteiner fra henholdsvis planter og mælkeprodukter. Her ser vi på, hvad mulighederne er for delvist at erstatte proteiner fra mælkeprodukter med planteprotein, mens vi stadig bevarer de ernæringsmæssige fordele ved mælkeprotein og samtidig maskerer de fremtrædende bismage fra planteprotein," fortæller hun.

• High voltage food treatment system og low-field NMR MQ20

DTU Fødevareinstituttet og Institut for Fødevarer på Aarhus Universitet samarbejder med Lactosan A/S om at forbedre kvaliteten af ostepulver i projekter, som skal give større indsigt i ostepulvers funktionelle egenskaber med hjælp fra nyindkøbt FOODHAY udstyr.

"Med nyt NMR-udstyr har vi mulighed for at karakterisere de fysiske egenskaber af fedtet i ostepulver. Vi vil gerne forstå mere præcist, hvorfor det krystalliserer, og korrelere dette til pulveregenskaber," siger lektor Lars Wiking fra Institut for Fødevarer på Aarhus Universitet:

I DTU Fødevareinstituttet vil højspændings-behandlingsudstyr blive brugt til at ændre mineralbalancen i spraytørret foder, hvilket kan forbedre proteinfunktioner som emulgator og stabilisator af oliedråberne i osteslam.

For at evaluere effektiviteten af de behandlede proteiner i den stabiliserede emulsion er det også nødvendigt at måle fedtindholdet og proteinsammenlægningen i serumlaget. Det kan hurtigt gøres ved at bruge nyt fedtanalyseudstyr og proteinmålingsudstyr.

"Udstyret gør det bl.a. muligt at producere fødevareprodukter med en bedre funktionel ydeevne," fortæller lektor og forskningsgruppeleder Mohammad Amin Mohammadifar fra DTU Fødevareinstituttet.

Find mere information

På www.food.au.dk/foodhay kan du finde mere information om det enkelte udstyr, og hvem du kan kontakte om eventuelt samarbejde. Samarbejdet sker som regel gennem fælles forskningsprojekter mellem virksomheder og de forskningsinstitutioner i FOODHAY, hvor udstyret er placeret.