• 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 KemiFødevarekemi04. 08. 2025 | Heidi Thode

Nye metoder giver indsigt i plantebaseret strukturdannelse

AktueltArtikler 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: Aktuelt, Artikler fra Dansk Kemi, Fødevarekemi

Seneste nyt fra redaktionen

Enzymet glucoseoxidase – en status i 100-året for Detlev Müllers opdagelse

Artikler fra Dansk KemiHistorisk kemiTop29. 10. 2025

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 3, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Jens Ulstrup1, Xinxin Xiao2, Adam Heller3 og Ture Damhus41 Institut for Kemi, Danmarks Tekniske Universitet2 Institut for Kemi og Biovidenskab,

Vil du stå i spidsen for et af Danmarks ældste fagblade – Dansk Kemi søger ny redaktør

Organisk kemi21. 10. 2025

Da vores redaktør, Hanne Christine Bertram, stopper, søger vi en redaktør til et af Danmarks ældste fagtidsskrifter, Dansk Kemi. Dansk Kemi bringer aktuel og dybdegående information om kemien og dens udvikling inden for industri, forskning og uddannelse. Bladet er desuden medlemsblad for Kemisk

Hvad laver lermineralet vermiculiti laboratoriet?

AktueltArtikler fra Dansk Kemi21. 10. 2025

I 2023 kom ler for alvor i medierne, da der skete et voldsomt jordskred i Ølst Bakker ved Randers. Siden 1950'erne er der i området gravet ler til Leca-kugler, som blandt andet bruges til dræn og (sammen med beton) til isolering. Faktisk bliver mange lermineraler brugt til forskellige kommercielle

Er kokain protoneret, når det binder til dopamintransporteren?

AktueltArtikler fra Dansk KemiMedicinalkemi17. 10. 2025

Vi har undersøgt, hvordan pH-forholdene er, når lægemidlet binder til dets vigtigste target. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Marie Louise Gram og Mikael Bols, Kemisk Institut,

Både Techmedia og mange fagfolk vil savne Marianne Dieckmann

Branchenyt15. 10. 2025

Det er med stor sorg, at vi må fortælle, at vores hjertevarme og altid positive kollega – og ven – Marianne Dieckmann (61) ikke er hos os i denne verden længere. Marianne gik for nyligt bort efter i flere år at have kæmpet mod en kræftsygdom, som hun dog hverken lod forlag eller vores mange kunder

Chr. Hansen A/S, osteløbe og teknologispring

AktueltArtikler fra Dansk KemiHistorisk kemi06. 10. 2025

– en virksomhed, der har en historie med mange facetter. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Kurt Jacobsen, dr.phil. Den 29. januar 2004 fusionerede de to danske virksomheder,

Fra forskning i nanosikkerhed til mere sikker håndtering af nanomaterialer i arbejdsmiljøet

AktueltArbejdsmiljø/IndeklimaArtikler fra Dansk Kemi29. 09. 2025

NFA har udgivet en videnskabelig artikel om NFA's samfundsmæssige aftryk på kemiområdet. Den beskriver, hvordan forskning i nanosikkerhed er omsat til mere sikker håndtering af nanomaterialer på arbejdspladser i Danmark. Det skete i tæt dialog mellem forskere, Arbejdstilsynet og arbejdsmarkedets

Sulfitter. Sulfo. Sulfonater og sulfater. Sulfa. Sulfy. Sulfider. Sulfan

AktueltArtikler fra Dansk KemiHistorisk kemi22. 09. 2025

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Hvad er fælles for indholdet af de to flasker på billedet? Der er svovlforbindelser i begge, og i begge giver de pågældende forbindelser lidt

Jubilæumsudgaven af Labdays i Aarhus er kommet godt fra start

BranchenytTop10. 09. 2025

Lige fra morgenstunden stod de første besøgende klar til at komme ind på LabDays messen, der i år afholdes i smilets by, Aarhus. Her kunne de finde oplagte udstillere, der gennem messens to dage står klar til at præsentere deres produkter, der inkluderer alt indenfor laboratorieverdenen. Der ud

Kvantealgoritmer og kemisk forståelse i åbne systemer

AktueltArtikler fra Dansk Kemi03. 09. 2025

Fra myten om den heroiske beregning til realistiske simuleringer af elektronoverførsel i åbne systemer med hukommelse. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Lea K. Northcote1,2 og

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





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

/Nyheder

  • DENIOS ApS

    Sådan håndterer du en lækage med 10 trin

  • MD Scientific

    SkillPak BIO færdigpakkede kolonner til kromatografiapplikationer

  • Holm & Halby

    Fryserseminar – ULT

  • Busch Vakuumteknik A/S

    50 års trofast tjeneste i produktionen

  • Holm & Halby

    Bestil vores gratis 2026 kalendere 

  • Holm & Halby

    Vi afholder Fermenteringsseminar på BII

  • DENIOS ApS

    Alt hvad du skal vide, før du håndterer farlige stoffer

  • Holm & Halby

    Servicetekniker til LAF, sikkerhedskabinetter og renrum

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Øget produktivitet på mejeriet takket være vakuum fra Busch

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Du inviteres til den årlige Opentrons Super-bruger dag

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Enzymet glucoseoxidase – en status i 100-året for Detlev Müllers opdagelse

    29.10.2025

  • Vil du stå i spidsen for et af Danmarks ældste fagblade – Dansk Kemi søger ny redaktør

    21.10.2025

  • Hvad laver lermineralet vermiculiti laboratoriet?

    21.10.2025

  • Er kokain protoneret, når det binder til dopamintransporteren?

    17.10.2025

  • Både Techmedia og mange fagfolk vil savne Marianne Dieckmann

    15.10.2025

  • Chr. Hansen A/S, osteløbe og teknologispring

    06.10.2025

  • Fra forskning i nanosikkerhed til mere sikker håndtering af nanomaterialer i arbejdsmiljøet

    29.09.2025

  • Sulfitter. Sulfo. Sulfonater og sulfater. Sulfa. Sulfy. Sulfider. Sulfan

    22.09.2025

  • Jubilæumsudgaven af Labdays i Aarhus er kommet godt fra start

    10.09.2025

  • Kvantealgoritmer og kemisk forståelse i åbne systemer

    03.09.2025

  • Grøn kemi, affald og plast

    26.08.2025

  • Det gyldne mikrobiom: Tarmbakterier som kilde til det essentielle B-vitamin riboflavin

    20.08.2025

  • Antibiotikaresistens i vores naturlige miljøer

    12.08.2025

  • Nye metoder giver indsigt i plantebaseret strukturdannelse

    04.08.2025

  • Hofmeister – nem at anvende, svær at forstå

    23.06.2025

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