• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

AktueltArtikler fra Dansk KemiFødevarekemi22. 06. 2026 | Heidi Thode

Mælkens caseiner er uden indre orden – men hvad gør calcium?

AktueltArtikler fra Dansk KemiFødevarekemi22. 06. 2026 | Heidi Thode

Foto: Magnific

Når calcium bindes til caseiner for biologisk transport, øges entropien, og orden mindskes tilsyneladende. Dissociation af calcium fra casein har endda negativ aktiveringsenergi. Ikke-ligevægtstermodynamik forklarer disse usædvanlige effekter af temperatur på orden og uorden under calciumtransport.

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder
(læs originalartiklen her)

Af Leif H. Skibsted, Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet

Transport af calcium og fosfat til biomineralisering hos pattedyrs afkom afhænger af såkaldte ”Intrinsically Disordered Proteins”. Caseiner er sådanne IDP, som det er vist i figur 1 for β-casein.
Knogler og tænder hos pattedyr består af det tungtopløselige hydroxyapatit, Ca5(OH)(PO4)3, HAP, der transporteres ved binding af calcium og fosfat til caseiner, se figur 2. En række caseiner har forskellig evne til at binde og transportere calcium: αS2 > αS1 > β > κ med fra 8-9 calcium for α-caseinerne til 4-5 calcium for β-casein og 1 calcium for κ-casein [1].

Termodynamik af calciumbinding
Binding af calcium til casein er en totrinsproces med en indledende hurtig bimolekylær reaktion med en hastighed næsten uafhængig af temperaturen:

Ca2+ + casein  →  Ca(II)-overflade                (1)

Andet trin er en langsommere første orden omlejring med en hastighed, der øges med temperaturen [2]:

Ca(II)-overflade  →  Ca-casein                     (2)

Calciumioners binding til casein og caseinater er endoterm med ΔH0 > 0 på samme måde som binding til laktat og andre anioner typiske for mælk, som det fremgår af tabel 1, hvor også Kkompleks er defineret. Det er usædvanligt, at kompleksdannelse er en endoterm proces og dermed kontrolleret af tilvækst i entropien med ΔS0 > 0:

-RT lnKkompleks  =  ΔG0  =  ΔH0 – T ΔS0          (3)

Endoterm binding af calcium i mælk giver sig til kende som øgning af koncentration af frie calciumioner, når den friske mælk afkøles efter malkning [2,3].
Calcium bindes til mælkens bestanddele som hydroxycarboxylater, caseiner, fosfater og o-fosfoserin med ΔH0 > 0 [3]. Calcium bindes derimod til aminosyrerne glutamat og aspartat exotermt med ΔH0 < 0 [4,5].
Calciumioner bindes derfor tilsyneladende til caseinerne gennem o-fosfoserin-sidekæder snarere end gennem glutamat- og aspartat-sidekæder [5]. Binding af calciumioner til caseinerne er således entropikontrolleret, da ΔH0 > 0 og ΔS0 > 0. Overraskende må det derfor konkluderes, at binding af calciumioner mindsker caseinernes orden i opløsning.
Calcium bindes i caseinerne til o-fosforsyreestre af serin-sidekæder, men findes også som indesluttede CaHPO4 nanokrystaller [6,7]. De to typer calciumfosfat blev tidligere tilsammen benævnt ”colloidal calcium phosphate” eller CCP, en betegnelse, der i dag bør forlades [7].

Kinetik af calciumbinding
De to typer calcium bundet i caseiner giver sig også til kende som to trin i dissociation af calcium fra caseiner [6]. Den mere reaktive del af calcium er bundet til o-fosfoserin og dissocieres hurtigt og parallelt med en langsommere reaktion for nanokrystallerne. Begge reaktioner foregår dog hurtigere ved lav temperatur formelt svarende til en negativ aktiveringsenergi på -22 kJ/mol for den hurtigere reaktion og -48 kJ/mol for den langsomme reaktion [6].
β-casein binder 4 calcium til o-fosfoserin i position 30, 32, 33 og 34 nær proteinets N-terminal, som det er vist i figur 1 [8]. Ved flere calcium end 4 bundet til hvert casein dannes langsomt en casein-gel, der også involverer calciumbinding til glutamat-sidekæder [4].
En femte calciumion bindes tilsyneladende til en glutamat-sidekæde, Glu, i position 57 i proteinet:

Ca2+ + Glu  →  CaGlu            ΔS0 < 0           (4)

Denne kompleksbinding er exoterm i modsætning til calciums binding til o-fosfoserin-sidekæderne, som er endoterm:

Ca2+ + o-fosfoserin  →  Ca(o-fosfoserin)      ΔS0 > 0           (5)

som det fremgår af tabel 1.
Ved dissociation af calcium fra caseiner, som overordnet er en exoterm proces, vil calcium skulle flyttes fra glutamat-sidekæden til en o-fosfoserin-sidekæde i en proces, der ifølge tabel 1 stort set er atermal. Denne flytning af calcium er derfor entropikontrolleret. En ringe temperaturafhængighed af hastigheden for calciumdissociation sammen med stigende binding af calcium ved stigende temperatur er i overensstemmelse med, at overgangstilstanden #1 i figur 3 ligner reaktantsiden for sidste trin i dissociationen mere end produktsiden [2].

Ikke-ligevægtstermodynamik
Binding og dissociation af calcium, som reaktionerne er vist i figur 3, er i modstrid med princippet om mikroskopisk reversibilitet, da den fremadrettede og tilbagegående reaktion angives at forløbe gennem forskellige overgangstilstande. De Doner forklarede dette paradoks, som også ses for katalytiske processer, ved, at et reaktionstrin bliver så langsomt, at andre reaktionsveje bliver dominerende, så reaktionen overordnet vil blive opfattet som cyklisk med en reaktionsvej for den fremadrettede reaktion, der er forskellig fra den modsatrettede reaktion [9].
Det blev derfor foreslået, at calciumbinding til β-casein udgør en irreversibel cyklus og dermed tilsyneladende er i modstrid med princippet om mikroskopisk reversibilitet [2]. Sådanne asymmetriske reaktioner med flere reaktionsveje kan forklares ved hjælp af De Doners uligheder for lukkede kredsløb [9]. Forklaringen synes at være, at calciumtransport fra en glutamat-sidekæde med svagere binding til en o-fosfoserin-sidekæde er irreversibel, da calcium bindes stærkere til o-fosfoserin end til glutamat [7]. Hermed opstår en triangulær reaktion, hvor det tilbagegående trin fra o-fosfoserin til glutamat-sidekæderne kan negliceres i en tilsyneladende ikke-reversibel flytning af calcium fra glutamat til o-fosfoserin.
Dette irreversible trin i β-caseins interne calciumtransport betyder, at dissociation af calcium sker efter en atermal flytning af calcium fra glutamat til o-fosfoserin. Dissociation af calcium fra o-fosfoserin i casein er exoterm, og den reaktive del af calcium bundet til o-fosfoserin i caseiner mindskes ved højere temperatur. Lavere temperatur øger derfor graden af dissociation, hvis det antages, at der kun er lille forskel i struktur af overgangstilstanden for dissociation og struktur af en delvis dissocieret calcium o-fosfoserin.
Calcium dissocierer exotermt fra binding til o-fosfoserin, hvilket betyder, at ved lavere temperatur er calcium bundet løsere til o-fosfoserin forud for dissociation. Dissociation bliver nemmere, og den observerede hastighed bliver højere ved lav temperatur svarende til en negativ aktiveringsenergi for calciumdissociation [6].
Calcium bindes initielt til glutamat i en exoterm binding og flyttes i en atermal entropikontrolleret proces til o-fosfoserin, hvorfra dissociation er exoterm og foregår derfor ved lavere hastighed for højere temperatur med stærkere binding af calcium svarende til den negative aktiveringsenergi.

Biologisk betydning
Den positive entropi for binding af calciumioner til caseiner og caseiners byggestene som o-fosfoserin og fosfater er med til at gøre caseinernes funktion mere effektiv som bærere af calcium omkring fysiologisk temperatur.
Calciums kompleksbinding er typisk elektrostatisk snarere end covalent og involverer frigivelse af vand bundet til calcium. Calcium(II)-ioner i vand er normalt omgivet af 8 vandmolekyler. I nogle salte er koordinationstallet dog 6.
I salte af calcium som hydrater af calciumcitrat findes vand bundet med to forskellige affiniteter. Tilsvarende kan frigivelse af vand ved calciumioners binding til caseiner forklare den øgede entropi ved frigivelse af flere molekyler vand for hvert molekyle calcium. Dette fænomen er med til at fremme calciumbinding og transport, selv om calciumbinding ved fysiologisk temperatur er endoterm. Den fysiologiske effekt af den positive ændring i entropien for calciumtransport bundet til casein genfindes i den afpassede temperatureffekt for calcium association og dissociation. Den tilsyneladende negative aktiveringsenergi for calciums dissociation fra caseiner med dens betydning for optag af calcium under fordøjelse af mælk synes nu forklaret ud fra entropikontrollerede hindringer i intern transport af calcium i caseiner med skiftende endoterm og exoterm binding til protein-sidekæder. Nye eksperimentelle metoder vil med fordel kunne udvikles til at studere kinetikken for binding af calcium i forskellige positioner i de enkelte caseiner.

E-mail:
Leif H. Skibsted: ls@food.ku.dk

Litteratur
1. Holt, C. (2016). Casein and casein micelle structures, functions and diversity in 20 species. International Dairy Journal 60, 2-13.
2. Skibsted, L.H. (2024). Perspective of non-equilibrium thermodynamics of calcium transport by caseins. European Food Research and Technology 250, 15-20.
3. Liu, X.-C., Jiang, Y., Ahrné, L.M. & Skibsted, L.H. (2022). Temperature effects on calcium binding to caseins. Food Research International 154, 110981-110991.
4. Wang, W.-Z., Li, S., Li, X.-Y., Yao, S.-P., Wu, J., Han. R.-M., Dong, G. & Zhang, J.-P. (2025). Dynamics of Ca(II)-induced aggregation of β-casein as an intrinsically disordered protein: Effect of Ca(II) concentration and encapsulation of bioactive molecules. Biomacromolecules 26, 6773-6786.
5. Liu, X.-C., Liu, J. & Skibsted, L.H. (2022). Temperature effect on calcium binding to aspartate and glutamate. Food Research International 159, 111625.
6. Jiang, Y., Barone, G., Rauh, V., Lillevang, S.K., Skibsted, L.H. & Ahrné, L. (2023). Temperature effects on calcium partition kinetics in pasteurised skim milk during storage. International Dairy Journal 137, 185518.
7. Liu, X.-C. & Skibsted, L.H. (2022). Advances in understanding milk salts. In Thom Huppertz & Todo Vasiljevic (editors) Understanding and improving the functional and nutritional properties of milk, Burleigh Doods Science Publishing, Cambridge, UK. Chapter 13.
8. Varadi, M. et al. (2022). Alpha Fold Protein Structure Database: massively expanding the actual coverage of protein-sequence space with high accuracy models. Nucleic Acids Research 50, D439-D444.
9. Holstein, W.L. & Boudart, M. (1997).  Application of the De Donder relation to the mechanism of catalytic reactions. Journal of Physical Chemistry B 101, 9991-9994.

BOKS:
Hvem var De Donder?
Théophile Ernest De Donder (1872-1957) var en belgisk kemiker og regnes som grundlæggeren af irreversibel termodynamik, også kaldet ikke-ligevægtstermodynamik. De Donders teori forklarer, hvorfor komplekse reaktioner kan være sammensat af elementarreaktioner, der tilsyneladende ikke opfylder kravet om mikroskopisk reversibilitet.
Binding og fraspaltning af calcium til og fra casein, som fremstillet i figur 3, er i direkte modstrid med det fundamentale termodynamiske princip om mikroskopisk reversibilitet. Binding og fraspaltning af calcium går ad forskellige reaktionsveje og har forskellige overgangstilstande eller ”transition states” på engelsk.
De Donders ligninger forklarer dette paradoks ved, at en af reaktionsvejene bliver så langsom, at en anden reaktionsvej tager over, og teorien anvendes til at forklare kemisk katalyse. Her anvendes princippet nu til at forklare, hvorfor aktiveringsenergien for calcium-dissociation bliver negativ, og hvorfor binding af og fraspaltning af calcium tilsyneladende ikke opfylder kravet om mikroskopisk reversibilitet [2,9].

Skrevet i: Aktuelt, Artikler fra Dansk Kemi, Fødevarekemi

Seneste nyt fra redaktionen

Ny blodprøveteknologi kan give svar på 10 minutter

BiokemiMedicinalkemiTop26. 10. 2026

Forskere fra Aarhus Universitet har udviklet ny teknologi, der genkender og måler koncentrationen af lægemidler i blodet på under 10 minutter. Den hurtigere svartid kan betyde forskellen på liv og død. Minutterne tæller, når en patient med en blodprop i hjernen ankommer til akutmodtagelsen på

Nu kan langt mere medicinsk udstyr blive svanemærket

AktueltKlima og miljø26. 10. 2026

Svanemærkets krav til medicinsk udstyr og lægemidler i plast og silikone er netop blevet skærpet. Samtidig kan en lang række nye produkttyper som iltmasker og sprøjter nu også opnå det officielle nordiske miljømærke. Fra ilt- og bedøvelsesmasker til blod- og dialyseposer: Svanemærket har

Udnyttelse af biernes bakterier til udvikling af innovative plantebaserede fødevarer

AktueltArtikler fra Dansk KemiBioteknologi19. 10. 2026

Forskere undersøger, hvordan mælkesyrebakterier fra honningbier kan bruges til at udvikle næste generation af plantebaserede fødevarer. Ved hjælp af avanceret droplet microfluidics kan tusindvis af bakteriestammer hurtigt screenes for deres evne til at fermentere plantebaserede råvarer og producere

Ny metode kan reparere fejl i gener

AktueltBioteknologiMedicinalkemi19. 10. 2026

Forskere fra Aarhus Universitet har vist, at en ny form for genbehandling kan rette fejl i patienters stamceller. På sigt kan metoden måske bruges til behandling af sjældne, arvelige sygdomme, som påvirker vores immunforsvar. Nogle mennesker bliver født med en fejl i deres genetiske

Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

AktueltBranchenytMedicinalkemiOrganisk kemi12. 10. 2026

Nogle molekyler, såsom aminosyrer, findes i to varianter, der er hinandens spejlbilleder. Levende organismer indeholder imidlertid kun det ene af disse spejlbilleder. Hvordan en sådan kemisk asymmetri kunne være opstået, har længe været et mysterium for kemikere. Henri B. Kagan og Kenso Soai blev i

Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

AktueltBiologi12. 10. 2026

Alt er anderledes i rummet – også hvordan tarmene fungerer. Forstoppelse er en kendt bivirkning ved rumfart, men indtil nu har man vidst utroligt lidt om, hvorfor det sker. Nu har forskere fra Københavns Universitet i et samarbejde med NASA undersøgt blod fra astronauter og har et bud på, hvorfor

Grundstoffer med kant

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

Thomas Just Sørensen: Universets byggeklodser. 283 sider. Boganmeldelsen er bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Anmeldt af Søren Kiil, professor, DTU Kemiteknik Det periodiske system er kemiens

Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 10. 2026

Ny viden og avanceret testning skal sikre mere holdbare og bæredygtige beskyttelsessystemer til fremtidens infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Ziyou Li, Joshua

Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi07. 10. 2026

Tekstureret vegetabilsk protein bruges til at fremstille plantebaserede kødanaloger. pH og ionstyrke påvirker proteiners konformation og interaktion med vandmolekyler, så vi satte os for at undersøge, hvordan pH og ionstyrke påvirker rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein. Artiklen har

Hvad skal kalken bruges til?

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Fra en brønd på en jysk mark til borekerner i kælderen under Aarhus Universitet: 55 millioner år gammel vulkansk aske kan måske hjælpe med at gøre CO₂ til sten. Samtidig forsøger dansk industri at vende kalkens gamle kulstofkredsløb på hovedet. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Færre vakuumpumper, større processikkerhed: central vakuumforsyning hos Migros Luzern

  • Sponsoreret indhold

    Professionel kemisk bekæmpelse af væggelus

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Effektiv laboratorieopvask starter med den rigtige løsning

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Vakuum reducerer vedligeholdelsesarbejdet og energiforbruget i osteproduktion

  • Holm & Halby

    Autoklave Kørekort i Aarhus – sikker sterilisering i praksis

  • Holm & Halby

    Holm & Halby på Cleanroom EXPO 2026

  • Holm & Halby

    Frysetørringsseminar – få styr på teorien bag den gode proces

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Besøg Busch Vakuumteknik på FoodTech 2026

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Mikrolab – Frisenette overtager aktiviteterne i MD Scientific

  • DENIOS ApS

    Vil du opvarme dine materialer effektivt?

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Ny blodprøveteknologi kan give svar på 10 minutter

    26.10.2026

  • Nu kan langt mere medicinsk udstyr blive svanemærket

    26.10.2026

  • Udnyttelse af biernes bakterier til udvikling af innovative plantebaserede fødevarer

    19.10.2026

  • Ny metode kan reparere fejl i gener

    19.10.2026

  • Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

    12.10.2026

  • Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

    12.10.2026

  • Grundstoffer med kant

    07.10.2026

  • Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

    07.10.2026

  • Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

    07.10.2026

  • Hvad skal kalken bruges til?

    07.10.2026

  • Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

    07.10.2026

  • “I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

    07.10.2026

  • Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

    07.10.2026

  • Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

    07.10.2026

  • Fra elastik til batteri

    07.10.2026

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia ApS
Gammel Strandvej 20, 1th
DK - 2990 Nivå
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk

Privatlivspolitik
Cookiepolitik
Administrer samtykke
For at give dig de bedste oplevelser bruger vi teknologier som cookies til at gemme og/eller få adgang til enhedsoplysninger. Hvis du giver dit samtykke til disse teknologier, kan vi behandle data som f.eks. browsingadfærd eller unikke ID'er på dette websted. Hvis du ikke giver dit samtykke eller trækker dit samtykke tilbage, kan det have en negativ indvirkning på visse funktioner og egenskaber.
Funktionsdygtig Altid aktiv
Den tekniske lagring eller adgang er strengt nødvendig med det legitime formål at muliggøre brugen af en specifik tjeneste, som abonnenten eller brugeren udtrykkeligt har anmodet om, eller udelukkende med det formål at overføre en kommunikation via et elektronisk kommunikationsnet.
Præferencer
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for det legitime formål at lagre præferencer, som abonnenten eller brugeren ikke har anmodet om.
Statistikker
Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til statistiske formål. Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til anonyme statistiske formål. Uden en stævning, frivillig overholdelse fra din internetudbyders side eller yderligere optegnelser fra en tredjepart kan oplysninger, der er gemt eller hentet til dette formål alene, normalt ikke bruges til at identificere dig.
Marketing
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for at oprette brugerprofiler med henblik på at sende reklamer eller for at spore brugeren på et websted eller på tværs af flere websteder med henblik på lignende markedsføringsformål.
  • Vælg muligheder
  • Administrer tjenester
  • Administrer {vendor_count} leverandører
  • Læs mere om disse formål
Vælg fra liste
  • {title}
  • {title}
  • {title}