• 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

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi04. 08. 2025 | Heidi Thode

Nye metoder giver indsigt i plantebaseret strukturdannelse

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi04. 08. 2025 By Heidi Thode

Pickled radish on white background

Et afsluttet ph.d.-projekt fra Institut for Fødevarer ved Aarhus Universitet.

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder
(læs originalartiklen her)

Af Julie Frost Dahl*, Sandra Beyer Gregersen og Milena Corredig, Institut for Fødevarer, Aarhus Universitet (*nuværende adresse IFF, Braband)

Det er vanskeligt at udvikle nærende og attraktive plantebaserede fødevarer, medmindre vi forstår, hvordan proteiner opfører sig under forskellig processering og i samspil med andre ingredienser. Et nyligt afsluttet ph.d.-projekt fra Institut for Fødevarer ved Aarhus Universitet har bidraget til forståelsen ved at optimere analytiske teknikker til at karakterisere ekstruderede planteproteiner. Samtidig demonstrerer projektet, hvordan maskinlæring (AI) kan integreres i forskning og optimere produktudviklingsprocesser.

Tekstuering af planteproteiner
High-moisture extrusion (HME) kan anvendes til at skabe anisotrope strukturer i plantebaserede fødevarer, hvilket giver egenskaber, som vi kender fra muskelfibre i kød. HME bruges derfor især til produktion af plantebaserede kødanaloger. Processenbestår af mixing og hydrering af ingredienserne, efterfulgt af varme, tryk og mekanisk forarbejdning, inden det ekstruderes og solidificeres under køling (figur 1).
I dette projekt blev ærte- og hestebønneprotein-koncentrater og -isolater kombineret med forskellige niveauer af stivelse og vand. Dette skabte en række modelsystemer, der kunne danne grundlag for at forstå strukturdannelse under ekstrudering.

Nye metoder til bedre forståelse
En af de store udfordringer ved ekstruderede plantebaserede fødevarer er, at deres komplekse sammensætning og heterogene karakter gør dem svære at karakterisere strukturelt. En vigtig del af arbejdet i projektet har derfor været at undersøge nye og forbedrede muligheder for at analysere og bestemme relevante parametre til at beskrive systemerne med.
Mikroskopi anvendes ofte til at vise komponentfordelingen i fødevarestrukturerne. De fleste mikroskopiske metoder er dog utilstrækkelige i forhold til at karakterisere vandfordeling og forskelle i hydrering. Dette er på trods af, at vand spiller en vigtig rolle i mange fødevarer – og specielt i HME som indeholder mindst 40 procent vand. For at imødekomme denne begrænsning, blev der i projektet udviklet en metode til at bruge Confocal Raman-mikroskopi til at følge vandhydrering i proteinfasen [1]. Raman-spektroskopi er velkendt for at kunne give detaljeret kemisk information. Når metoden kombineres med mikroskopi, kan man navigere rundt i prøven og forstå fordelingen af forskellige faser, inklusive vand. Ved anvendelse af metoden kunne det anskueliggøres, hvordan vandet bevæger sig og strukturen hydreres under HME-processering. Resultaterne viste, at det i ekstrudering af systemer bestående af proteinisolat og vand, var muligt at karakterisere to faser – én med mindre og én med mere hydreret protein. Denne faseseparation bidrager til at skabe den anisotrope struktur. Ved tilsætning af stivelse opstår der konkurrence om vandet, hvilket yderligere øger faseseparationen.
De anisotrope egenskaber er vigtige for teksturen af de plantebaserede fødevaresystemer, men der mangler viden om den relevante længdeskala samt bedre metoder til at kvantificere begrebet.Projektet anvendte derfor en række komplementære biofysiske teknikker til at karakterisere de anisotrope egenskaber, herunder reologi, hvor prøven roteres under oscillationsbevægelse, samt dynamisk mekanisk analyse (DMA), hvor prøven strækkes i hver ende. Resultaterne viste, at hvis prøven analyseres uden en stor grad af deformation, som ved lineær reologi, opnås der information om de molekylære interaktioner i det kontinuerlige proteinnetværk, men ikke om de anisotrope egenskaber. Når prøven deformeres yderligere som under DMA, afsløres de svageste punkter i strukturen. De vil for disse systemer ofte være defineret af stivelsen i proteinnetværket. DMA analyserer dermed strukturen på makroskala, og kan derfor give information om faseseparation og de anisotrope egenskaber [2].
Da ekstrudering foregår i et lukket system, har man kun indsigt i de ingredienser, der tilsættes, og det produkt, der opnås. Vurdering af forskellige ingredienser eller procesparametre kræver gentagelse af processen. Dette er tidskrævende og begrænsende, da vi ofte ender med systemspecifikke konklusioner. Men hvis vi i stedet kunne evaluere materialets egenskaber under ekstruderingen, forventes det at kunne udvide forståelsen. Dette har man forsøgt ved brug af et såkaldt closed cavity rheometer (CCR), hvor procesbetingelserne under HME simuleres, samtidig med at materialet karakteriseres ved måling af large amplitude oscillatory shear (LAOS) reologi. Denne del af projektet blev udført på Wageningen Universitet i Holland. LAOS-reologi er dog endnu ikke særlig anvendt til karakterisering af fødevarer, så for at udnytte dets potentiale krævede det, at resultaterne bedre kunne processeres. I samarbejde med Institut for Datalogi på Aarhus Universitet blev der derfor udviklet software til forbedret visualisering og sammenligning af LAOS-data [3]. Software er i dag frit tilgængeligt: https://vis-au.github.io/vaos/.
For at opnå en forståelse af, hvordan de målte LAOS-parametre relateres til strukturel information, blev plantesystemernes reologiske viskoelastiske egenskaber målt med CCR, korreleret til strukturen efter ekstrudering. Resultatet viste blandt andet, at store dele af strukturen dannes under kølingen [4].

Den opnåede forståelse
Baseret på resultaterne fra de udviklede metoder, sammenfatter figur 2 de mekanismer, der formodes at foregå under ekstrudering. I systemer, der kun består af proteinisolat og vand, antages det, at proteinerne hydrerer, vokser og aggregerer under varmepåvirkningen. Under den efterfølgende køling afgiver proteinerne noget af vandet igen (synerese), hvilket resulterer i faseseparationen, som blev observeret med Confocal Raman. Ved tilstedeværelsen af stivelse binder denne det afgivne vand fra proteinerne. Stivelse og protein danner hver sin fase, hvilket fremmer faseseparationen yderligere. Reologien viste, hvordan højere koncentrationer af vand eller stivelse resulterer i blødere og mere fleksible strukturer, som bedre tilpasser sig ekstruderingsflowet. Dette fører til strukturer med tydelige anisotrope egenskaber, medmindre stivelsen er til stede i så høj koncentration, at den overtager den kontinuerlige fase og i stedet fragmenterer proteinnetværket.

Forudsigelse af strukturdannelse
Foruden at bidrage til en øget forståelse af de bagvedliggende mekanismer, muliggjorde CCR indsamlingen af større mængder data, der også kan anvendes i datadrevet forskning. Der blev under projektet indsamlet et datasæt med 311 prøver, som blev brugt til at træne AI maskinlæringsmodeller til at forudsige strukturdannelse baseret på kompositions- og procesparametre. Resultatet viste, at især regressionsmodellen Random Forest har et stort potentiale. Modellen hjalp også med at forstå mønstre i dataene og identificerede de mest relevante inputdata og reologiske outputparametre (figur 3). Komplekse kulhydrater og vandindholdet viste sig at have større indflydelse på den rheologiske respons end variation i proteinindholdet [5].

Konklusion
Projektet opnåede at optimere metoder til at forstå strukturdannelse i plantebaserede proteinrige produkter. Resultaterne viste også, hvordan maskinlæring kan reducere trial-and-error-baseret forskning og bidrage til at forstå mønstre og korrelationer i komplekse multikomponentsystemer. Anvendelse af AI bliver yderligere brugbart, hvis vi i fremtiden ønsker at fremstille fødevarer af mindre processerede ingredienser og dermed arbejde med mindre raffinerede råvarer. Det vil nemlig gøre det sværere at drage konklusioner om, hvilke ingredienser der spiller hvilken funktionel rolle i strukturen. Her kan AI hjælpe med at identificere og forstå påvirkningen af forskellige komponenter og deres sammenspil.

E-mail:
Julie Frost Dahl: julie.dahl@iff.com

Referencer
1. Dahl, J.F., Gregersen, S.B., Andersen, U., and Corredig, M. (2023). Confocal Raman microscopy to evaluate anisotropic structures and hydration development. Methodological considerations. Soft Matter, 19(23):4208-4222.
2. Dahl, J.F., Bouché, O., and Corredig, M. (2025). Multiscale study of structure formation in high moisture extruded plant protein biopolymer mixes. Food Hydrocolloids, 158:110523.
3. Dahl, J F., Gregersen, S.B., Andersen, U., Schulz, H.-J., and Corredig, M. (2024). Small and large deformation rheology on pizza cheese as an example of application to study anisotropic properties of food soft materials. Food Hydrocolloids, 148:109456.
4. Dahl, J.F., Bouché, O., Schlangen, M., van der Goot, A.J., and Corredig, M. (2025). Relationship between rheological parameters and structure formation in high moisture extrusion of plant protein biopolymers. Food Hydrocolloids, 160:110843. 5. Dahl, J.F., Schlangen, M., van der Goot, A.J., and Corredig, M. (2025). Predicting rheological parameters of food biopolymer mixtures using machine learning. Food Hydrocolloids, 160:110786.

Skrevet i: Artikler fra Dansk Kemi, Fødevarekemi

Seneste nyt fra redaktionen

Nye metoder giver indsigt i plantebaseret strukturdannelse

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi04. 08. 2025

Et afsluttet ph.d.-projekt fra Institut for Fødevarer ved Aarhus Universitet. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Julie Frost Dahl*, Sandra Beyer Gregersen og Milena Corredig,

Hofmeister – nem at anvende, svær at forstå

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemiTop23. 06. 2025

Franz Hofmeister opløste æggehvide i vandige saltopløsninger. En artikel fra 1888 beskriver, hvordan nogle ioner får proteiner til at udfælde, mens andre ioner har den modsatte effekt. Fødevarekemien bruger stadig Hofmeister, men langt mere nuanceret. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3,

Udvinding af fødevareproteiner fra kløvergræs ved membranteknologi

AktueltArtikler fra Dansk KemiFødevarekemi17. 06. 2025

Hvis kløvergræs skal kunne anvendes som ny ressource til udvinding af fødevareproteiner, kan membranteknologi være vejen frem. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Mette Lübeck, Mads

Trinatriumhexafluo… hvad for noget?

AktueltArtikler fra Dansk KemiHistorisk kemi09. 06. 2025

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) I år fejrer man internt i IUPAC 20-året for offentliggørelsen af The Red Book (i det følgende blot "RB2005") med anbefalinger vedrørende

Prisen på grisen: Hvad koster oprensning af beskidt CO2?

AktueltArtikler fra Dansk KemiGrøn omstilling02. 06. 2025

Hvor rent er CO2 fra CO2-fangst? Og hvor dyrt er det at oprense CO2? Denne artikel giver indsigt i nogle af udfordringerne ved at implementere en global CO2 infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs

Der er brug for lange måleserier af miljøparametre

AktueltArtikler fra Dansk KemiKlima og miljø26. 05. 2025

Kontinuerlige, kvalitetssikrede målinger af kemiske, fysiske og biologiske miljøparametre giver uundværlig information. Det gælder også for Grønland. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen

Chemical ionization mass spectrometry in atmospheric studies

AktueltAnalytisk kemiArtikler fra Dansk Kemi19. 05. 2025

Advances in chemical ionization mass spectrometry can improve our understanding of atmospheric composition. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Varun Kumar, Institut for

Gamle processer, nye muligheder: Nyt kemisk-biologisk koncept til CO2-fangst og omdannelse

AktueltArtikler fra Dansk KemiBioteknologi14. 05. 2025

Oldgamle CO2-ædende mikroorganismer kan fange CO2 direkte fra skorstensrøg og omdanne kulstoffet til grønne molekyler. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Mads Ujarak Sieborg1 og

Centrotherm clean solutions bliver til Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions

AktueltBranchenyt14. 05. 2025

Busch Group annoncerer, at deres brand centrotherm clean solutions bliver en del af Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions. Fra september 2025 vil gasreduktionssystemerne til Semicon-industrien, som tidligere blev tilbudt under dette mærke, blive integreret i Pfeiffer-porteføljen og fremover være

I dag får professor Per Halkjær Nielsen Videnskabernes Selskabs Guldmedalje

Branchenyt14. 05. 2025

For blot fjerde gang i dette årtusinde uddeles Videnskabernes Selskabs Guldmedalje. Det sker i dag, hvor bakterieforsker Per Halkjær Nielsen, professor ved Institut for Kemi og Biovidenskab ved Aalborg Universitet, får den fine hæder for sit livsværk og sin holdånd. Han er manden, der kortlægger

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

    Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions lancerer nyt globalt websted

  • DENIOS ApS

    Ny certificering: Vores batteriskabe bestod testen

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Busch præsenterer verdens største tørtløbende og luftkølede vakuumpumpe: COBRA NC 2500 C

  • DENIOS ApS

    Tip: Sådan bør du udnytte sommerperioden

  • Holm & Halby

    Faglige miniseminarer løfter barren på LabDays 2025

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions opnår SBTi-validering af mål for emissionsreduktion

  • DENIOS ApS

    God sommer fra os hos DENIOS!

  • DENIOS ApS

    NYHED: Her er fremtidens opbevaring af farlige stoffer

  • Busch Vakuumteknik A/S

    MRPC modtager “Innovation in Vacuum Busch Award”

  • DENIOS ApS

    Dette er, hvad der sker, når batterier bryder i brand

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Nye metoder giver indsigt i plantebaseret strukturdannelse

    04.08.2025

  • Hofmeister – nem at anvende, svær at forstå

    23.06.2025

  • Udvinding af fødevareproteiner fra kløvergræs ved membranteknologi

    17.06.2025

  • Trinatriumhexafluo… hvad for noget?

    09.06.2025

  • Prisen på grisen: Hvad koster oprensning af beskidt CO2?

    02.06.2025

  • Der er brug for lange måleserier af miljøparametre

    26.05.2025

  • Chemical ionization mass spectrometry in atmospheric studies

    19.05.2025

  • Gamle processer, nye muligheder: Nyt kemisk-biologisk koncept til CO2-fangst og omdannelse

    14.05.2025

  • Centrotherm clean solutions bliver til Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions

    14.05.2025

  • I dag får professor Per Halkjær Nielsen Videnskabernes Selskabs Guldmedalje

    14.05.2025

  • Atmosfærisk transport af PFAS til Højarktis

    28.04.2025

  • Biotek-firma bag fedme-medicin på tabletform har lagt en klar plan om samarbejde eller opkøb

    21.04.2025

  • Dansk virksomhed vil vende produktionen af ammoniak på hovedet – ned i en lille container

    07.04.2025

  • En EU-historie om nomenklatur – og ginseng til hunde, katte og heste!

    01.04.2025

  • Tysk elektrolyseanlæg er som det første i verden blevet integreret direkte i kemisk produktion

    31.03.2025

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk
Privatlivspolitik
Cookiepolitik