• 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

Italienskfødt, dansk-bosat forsker modtager årslegat for at sætte molekyler på menuen

AktueltBranchenyt27. 01. 2026

I år det 5 millioner store Villum Kann Rasmussens Årslegat til en forsker, der på flere måder har bygget broer. Professor Milena Corredig fra Aarhus Universitet bygger bro mellem molekyler og måltider, og selv har hun rødder med fra Italien, hvor hun er født, men er i dag bosat her i

To år med enhedspatentet og Enhedspatentdomstolen

Artikler fra Dansk KemiLovgivning og patenterTop26. 01. 2026

Enhedspatentsystemet har nu været i kraft i to år, og de nye muligheder bliver brugt. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 6, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Anders Heebøll-Nielsen, partner, European Patent Attorney,

Materialer til konstruktion af små modulære atomreaktorer med smeltet fluorid-salt

AktueltArtikler fra Dansk KemiEnergi20. 01. 2026

4. generations atomkraftreaktorer, der bruger smeltet salt som brændsel eller kølemiddel, er ved at blive udviklet i Danmark, men hvad kan vi bygge dem af? Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 6, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen

Er der salat i solcreme?

AktueltArtikler fra Dansk KemiHistorisk kemi12. 01. 2026

Afhængigt af ens ophold udendørs, solindfaldet dér og ens lysfølsomhed kan man få brug for solcreme på alle tider af året, så her skriver vi også om det i november. Som ved de fleste andre kemibaserede produkter kan man støde på ejendommelig nomenklatur, når man studerer ingredienslisterne for

Kan kviksølv-isotoper være nøglen til at forstå kviksølvforureningen i Arktis?

AktueltArtikler fra Dansk KemiKlima og miljø12. 01. 2026

I de senere år har den teknologiske udvikling medført, at det er muligt at måle kviksølv-isotoper med så høj præcision, at disse kan bruges som et slags ”fingeraftryk” og give ny viden om kilder, transportveje og processer i kviksølvets komplicerede kredsløb. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi

Forstå pulver gennem simuleringer

AktueltArtikler fra Dansk KemiKemiteknik05. 01. 2026

Pulverbaserede produkter har mange fordele, men pulverets uforudsigelige og komplekse adfærd vanskeliggør at styre de processer, der producerer det. Med avancerede numeriske simuleringer kan vi nu kigge ind i selve procesudstyret og dermed designe forbedrede processer. Artiklen har været bragt i

Når bobler og farveskift afslører reaktorens hemmeligheder

AktueltArtikler fra Dansk KemiKemiteknik15. 12. 2025

Visuelle metoder giver ny indsigt i boblestørrelser, blandingstider og iltoverførsel i bioreaktorer. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Emilie Overgaard Willer, Camilla Tue

Koks i jorden og olie i tanken

AktueltArtikler fra Dansk KemiKemiteknik08. 12. 2025

Omdannelse af halm via langsom pyrolyse og hydro-deoxygenering. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Claus Dalsgaard Jensen1, Anker Degn Jensen1, Magnus Zingler Stummann2 og Jesper

DTU blandt Europas bedste universiteter – bl.a. indenfor kemi og miljøteknologi

AktueltBranchenyt01. 12. 2025

For tredje år i træk ligger DTU øverst på ranglisten EngiRank, der rangerer de bedste tekniske universiteter i Europa. EngiRank har udvidet antallet af universiteter, så der nu er 239 – heriblandt 15 universiteter fra Storbritannien. - Det er en stor anerkendelse, ikke blot af DTU som

Sodpartikler i København

Artikler fra Dansk KemiKlima og miljøTop25. 11. 2025

Luftforurening i byens gader påvirkes af få køretøjer med høje emissioner. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 6, 2025 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Thomas Bjerring Kristensen og Nanna Freja Christiansen, Force

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





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

/Nyheder

  • Dansk Laborant-Forening/HK

    Vi kan ikke undvære laboranterne

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Pipettebytte er tilbage!

  • DENIOS ApS

    Skal dit truckværn være af stål eller plast?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions bliver officiel global leverandør af ITER-flanger

  • DENIOS ApS

    Dette er det eneste, du behøver for at håndtere en lækage

  • DENIOS ApS

    Nu falder sneen – og det kan blive dyrt for dig

  • MD Scientific

    DissoPrep X8 – innovativt udstyr til præcis forberedelse og dosering af medier

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Busch Group fejrer stor åbning af næsten 60.000 kvadratmeter stort servicecenter i Tempe Arizona

  • DENIOS ApS

    Glædelig jul og et rigtig godt nytår!

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Et tilbageblik på året der gik

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Italienskfødt, dansk-bosat forsker modtager årslegat for at sætte molekyler på menuen

    27.01.2026

  • To år med enhedspatentet og Enhedspatentdomstolen

    26.01.2026

  • Materialer til konstruktion af små modulære atomreaktorer med smeltet fluorid-salt

    20.01.2026

  • Er der salat i solcreme?

    12.01.2026

  • Kan kviksølv-isotoper være nøglen til at forstå kviksølvforureningen i Arktis?

    12.01.2026

  • Forstå pulver gennem simuleringer

    05.01.2026

  • Når bobler og farveskift afslører reaktorens hemmeligheder

    15.12.2025

  • Koks i jorden og olie i tanken

    08.12.2025

  • DTU blandt Europas bedste universiteter – bl.a. indenfor kemi og miljøteknologi

    01.12.2025

  • Sodpartikler i København

    25.11.2025

  • Rens søen og gød marken: Søsediment som bæredygtig fosforgødning

    17.11.2025

  • Glas som batterimateriale

    10.11.2025

  • Vælg bælg

    03.11.2025

  • 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

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