Hvad er Mejeribrugets ForskningsFond? Mejeribrugets ForskningsFond (MFF) er en erhvervsdrivende fond oprettet af Mejeriforeningen i 1990. MFF, der har til huse i Agro Food Park i Skejby, administreres af Landbrug & Fødevarer. MFF tager initiativ til og koordinerer grundlagsskabende mejeriforskning i tæt samspil mellem mejeriindustrien og bl.a. universiteterne, hospitalerne og følgeindustrien. Projekterne er prækompetitive af natur og understøtter forskningsbaseret innovation i mejerivirksomhederne og dermed også, at mejerierne kan forbedre deres konkurrenceevne.
Dette sæ rtryk er spon sore Danma rks Mej t af eritekni ske Selskab
Målet med at støtte mejeriforskning er også at sikre relevant, forskningsbaseret undervisning af fremtidens kandidater, herunder mejeriingeniører, samt sikre uddannelse af ph.d.er og postdocs af relevans for mejeriindustrien. Mejeriindustrien er overbevist om, at et stærkt og dynamisk mejeriforskningsmiljø giver næring til stærke kandidatuddannelser, ph.d.- og postdoc-forløb, der også i fremtiden er attraktive for de unge, og som sikrer erhvervets rekrutteringsgrundlag. MFF’s forskning fokuserer på fire hovedområder: • Fødevaredesign, teknologi & bioteknologi • Fødevaresikkerhed & analyser • Sundhed & ernæring • Fødevarehjælp & bedre fødevarer til flere Tildelingen af midler sker på baggrund af indkaldelse af interessetilkendegivelser. De indsendte forslag vurderes ud fra deres erhvervsmæssige relevans og forskningsmæssige kvalitet. MFF består af en bestyrelse samt et sekretariat. Bestyrelsen er sammensat af 13 medlemmer fra mejeriindustrien og de danske universiteter. Bestyrelsen fastlægger den strategiske retning for fonden, hvilket udmøntes i strategien og det årlige opslag efter interessetilkendegivelser. Sekretariatet faciliterer – i tæt samarbejde med forskerne – en effektiv gennemførelse af de støttede projekter samt sikrer, at resultaterne kommunikeres ud til de relevante interessenter. Der lægges stor vægt på formidling af resultaterne. Det sker via møder, MFF’s hjemmeside, Mejeriforskningens Dag samt via videnskabelige og populærvidenskabelige artikler, bl.a. i Mælkeritidende. MFF initierer årligt forskningsprojekter med et samlet tilskud på ca. 12-15 mio. kr. Det sker dels via fondens egne midler og dels via ansøgning til Mælkeafgiftsfonden og Mejerirationaliseringsfonden. MFF bidrager med op til halvdelen af finansieringen. Den anden halvdel skal ansøger selv fremskaffe, og her kan midlerne komme fra eksterne, offentlige og private tilskud, bidrag fra deltagende virksomheder og/eller forskningsinstitutioner. Se desuden MFFs hjemmeside: www.mejeri.dk/forskning
Artikelsamling fra Mejeribrugets ForskningsFond bragt i Mælkeritidende 2018
Mælkeritidende er et medlemsblad for hhv. Foreningen af mejeriledere og funktionærer og Dansk Mejeriingeniør Forening og udkommer hver 14. dag med nyheder fra mejeribranchen, foreningslivet, forskningen og den internationale mejeriverden.
Gennem mere end 75 år har Danmarks Mejeritekniske Selskab arbejdet for at fremme den mejeritekniske forskning og oplysning samt anvendelsen af forskningens resultater til gavn for mejeirbrug og andre virksomhedsområder, som har relationer til mejeribruget.
Læserkredsen spænder vidt fra mejeriernes og mejeriselskabernes ledere og øvrige medarbejdere, mejeriingeniører og mejeriprocesteknologer i ind- og udland til ansatte ved mejeribrugets organisation, medarbejdere ved universiteter samt øvrige mejeriforsknings- og uddannelsesinstitutioner mv. UPDATE Vi opdaterer dagligt Mælkeritidendes hjemmeside med relevante nyheder, og to gange ugentligt udsender vi via mail Mælkeritidendes UPDATE - et nyhedsbrev, som sammenfatter de væsentligste begivenheder og nyheder i branchen. Du kan tilmelde dig på www.maelkeritidende.dk Danish Dairy & Food Industry En gang årligt udgiver Mælkeritidende det internationale engelsksprogede tidskrift ”Danish Dairy & Food Industry...worldwide”. Hvert år sættes der fokus på et bestemt tema. I 2019 er temaet ”Boost the dairy industry by new technologies and methods”.
unt Paramoy Qualit
Danish Dairy & Food Industry udkommer i ca. 9000 eksemplarer og sendes gratis rundt i hele verden.
uction od Prodsis • Ingredients ry & Fo aly
DaiRevi • Hygiene • An singtaliz portation Proces nsg Dai Cuing • Train ry: Packag stomiz ed Pro ducts
- Green
Techn olog y
Møder, foredrag og seminarer Hvert år gennemføres en lang række velbesøgte møder, foredrag og seminarer. Bliv medlem! Et personligt medlemskab koster kun 350 kr./ år + moms og er sparet ind allerede ved deltagelse i et enkelt seminar. Bliv firmasponsor! Ved at blive sponsor for Danmarks Mejeritekniske Selskab er jeres firma med til at støtte afholdelse af mejerifaglige arrangementer og faglig opkvalificering af branchens ansatte. Der findes tre forskellige sponsorpakker, som du kan læse mere om på vores hjemmeside. Vores sponsorer: Guld
www.maelkeritidende.dk
I samarbejde med Mejeribrugets ForskningsFond (MFF) og Mælkeritidende har Danmarks Mejeritekniske Selskab fået mulighed for at sponsere en samlet årlig udgivelse af forskningsartikler, der udarbejdes i forbindelse med de forskningsprojekter, som MFF yder støtte til og som Mælkeritidende publicerer. Et sådan sponsorat giver selskabet mulighed for at medvirke til formidling af mejeriteknologisk forskning og viden til gavn for dansk mejeribrug, hvilket netop er kernen i selskabets aktiviteter og formål. Alle medlemmer af Danmarks Mejeritekniske Selskab får tilsendt et eksemplar af udgivelsen og så længe lager haves kan andre interesserede rekvirere et gratis eksemplar via mail til dms@maelkeritidende.dk
Sølv Bronze
integra2r
Indhold Skånsom varmebehandling optimerer mælkeproteiner til nyfødte....................................................... 2 Forbedret funktionalitet ved anvendelse af hydrodynamisk og akustisk kavitation............................... 4 Fraktioneret beta-kasein forbliver virksomt.......................................................................................... 6 Kvinder - tab fedt ikke muskel.............................................................................................................. 8 Ost med god samvittighed................................................................................................................. 10 Hårde oste med bedre smag.............................................................................................................. 12 Modermælkserstatninger til forebyggelse og behandling af komælksallergi...................................... 14 Effektiv fremstilling af yoghurtpulver................................................................................................. 16 Sunde og klimavenlige kostformer..................................................................................................... 18 Supercalcium - nyt koncept og nye produkter................................................................................... 20 Udnyttelse af beta-kasein-fragmenter................................................................................................ 22 Mælkeernæring som støtteterapi efter moderat fejlernæring.............................................................. 24 Smør og sødmælk med forskellige sundhedseffekter........................................................................ 26 Uopdagede muligheder i saltlagens mikrobiologi............................................................................... 28 Mælk og vækst ved moderat underernæring...................................................................................... 30
1
Skånsom varmebehandling optimerer mælkeproteiner til nyfødte En mildere varmebehandling af mælkeproteiner styrker modning og beskyttelse af tarmen hos nyfødte og forbedrer kvaliteten af modermælkserstatninger og donormælk.
Af professor Per T. Sangild, lektor Stine B. Bering, adjunkt Duc Ninh Nguyen og adjunkt Yanqi Li, Sektion for Komparativ Pædiatri og Ernæring, Institut for Veterinær- og Husdyrvidenskab, Københavns Universitet.
Forskere ved Københavns Universitet dokumenterer de fysiologiske effekter hos nyfødte ved mildere varmebehandling af bioaktive mælkeproteiner med fokus på human donormælk og valleproteinkoncentrat til modermælkserstatninger. Det sker i samarbejde med Arla Foods Ingredients i et forskningsprojekt under Mejeribrugets ForskningsFond.
Den første ernæring Brystmælk er designet til nyfødte, både som ernæringskilde, men også til at modne tarmen til fordøjelse af føde og etablering af en sund tarmflora. Derudover medvirker det høje indhold af vækstfaktorer, antimikrobielle og immunmodulerende stoffer i mælken til beskyttelse mod infektioner. Amning giver særlig modstandsdygtighed over for infektioner og sygdomme i det tidlige liv. Ved amning indtages brystmælken frisk, hvorimod modermælkserstatninger er baseret på behandlede produkter, herunder valleproteinkoncentrat (WPC) fra komælk. WPC-produktion inkluderer varmebehandling, hvilket nedsætter bioaktiviteten. Dette formodes at være en afgørende faktor for den mindre modstandsdygtighed overfor infektioner ved indtagelse af modermælkserstatning. Dette bevirker også, at human donormælk er den foretrukne ernæring, når mors egen mælk ikke er tilstrækkelig, særligt til eksempelvis for
8
2
MÆLKERITIDENDE 2018
tidligt fødte børn som er følsomme og umodne omkring fødsel. Grundet risici for overførsel af virus og bakterier bliver donormælk fra mælkebanker pasteuriseret. Det formodes at reducere bioaktiviteten og dermed forringe mælkens kvalitet, hvilket har stor betydning i det tidlige liv.
Bevaring af donormælks gavnlige virkninger Donormælk pasteuriseres ved Holderpasteurisering, hvor mælken opvarmes til 62.5°C i 30 min. I forskningsprojektet blev bioaktiviteten samt den fysiologiske effekt af Holder-pasteuriseret donormælk sammenlignet med ubehandlet donormælk og donormælk pasteuriseret ved UV-C-bestråling, som ikke inkluderer varme. Donormælken blev indsamlet i Kvindemælkcentralen, Hvidovre Hospital, og blev testet i vores unikke og
internationalt anerkendte grisemodel for følsomme, nyfødte børn. I alt 57 griseunger blev leveret ved kejsersnit cirka 10 dage før normal fødsel, og de blev herefter ernæret med de tre forskellige grupper af donormælk, ubehandlet, Holder-pasteuriseret, og UV-C bestrålet. Efter ni dage blev grisene aflivet og en lang række af parametre målt til bestemmelse af vækst, tarmstruktur og funktion og bakteriel infektion. En lang række bioaktive komponenter, der blev målt, viste at være tydeligt mindsket ved Holder-pasteurisering, mens UV-C-bestråling bevarede de bioaktive komponenter intakte i lighed med den ubehandlede donormælk, herunder blandt andet laktoferrin. Den bevarede bioaktivitet i UV-C-bestrålet donormælk viste tydelige gavnlige effekter på tarmen i de nyfødte grise med forbedret vægtøgning, bedre tarmvækst og enzymaktivitet
Kort resumé Mælk indeholder vigtige bioaktive komponenter, der modner og beskytter tarmen samt beskytter immunsystemet mod infektioner. Vi har vist, at behandlingen af frisk mælk ved pasteurisering og øvrige processer er afgørende for, hvor godt de gavnlige stoffer i mælk bevares. UV-C-bestråling bevarer bioaktiviteten af proteiner i donormælk bedre end Holder-pasteurisering, og mildere varmebehandling af WPC-produkter til modermælkserstatninger kan forbedre modning og beskyttelse af den nyfødtes tarm. Bioaktivt WPC kan danne basis for et forbedret kvalitetsprodukt til modermælkserstatninger med det mål at øge nyfødtes sundhed og nedsætte deres infektionsrisici.
NR. 2
Projekt under Mejeribrugets ForskningsFond
samt øget modstandsdygtighed overfor bakteriel infektion indikeret ved lavere antal bakterier i knoglemarven.
Bioaktivt WPC tættere på human mælk Kompositionen af mælk er unik for hver dyreart, men selv inden for hver art er diversiteten stor. Human mælk og bovin mælk varierer i deres indhold af forskellige komponenter; blandt andet udgør komplekse strukturer af oligosakkarider en meget større andel i human mælk. Mange mælkeproteiner er til stede på tværs af arter, men koncentrationen af de specifikke proteiner er forskellig. WPC indeholder mange af de bioaktive proteiner, som også findes i human mælk. Det er derfor sandsynligt, at den reducerede beskyttelse fra modermælkserstatninger først og fremmest skyldes, at proteinernes bioaktivitet er mindsket under behandlingen (filtreringsprocesser, varmebehandling), mere end at de er baseret på komælk frem for human mælk. I forskningsprojektet blev det derfor undersøgt, om et mildere varmebehandlet WPC-produkt produce-
NR. 2
ret af Arla Foods Ingredients havde bedre tarm- og immunmodulerende effekter sammenlignet med konventionelt WPC. I samme grisemodel som for donormælk-studiet (beskrevet ovenfor) blev 31 nyfødte grise fodret med modermælk baseret på enten bioaktivt eller konventionelt WPC i fem dage. Den mildere varmebehandling viste også her en øget bioaktivitet af blandt andet laktoferrin. Grisene havde også bedre fødevaretolerance, tarmstruktur og tarmfunktion, og de udviste øget fysisk aktivitet, som kan indikere bedre velvære og/eller øget hjerneudvikling. Dette indikerer, at fokus på mildere varmebehandling af proteinkoncentrater kan lede til modermælkserstatninger, der er tættere på de gode virkninger af mors egen mælk.
Betydning for nyfødte børns sundhed Resultaterne understreger betydningen af kvaliteten af de mælkebaserede diæter, som fungerer som alternativer til mors egen mælk (modermælkserstatning, human donormælk). Vi har
Titel: Mildt varmebehandlet bovint valleproteinkoncentrat som supplement til modermælkserstatning og human donormælk Projektleder: Lektor Stine Brandt Bering Deltagere: Professor Per Torp Sangild, adjunkt Yanqi Li, adjunkt Dun Ninh Nguyen, lektor Dereck Chatterton, og lektor Thomas Thymann fra Københavns Universitet samt Anne B. Lau Heckmann og Anne Kvistgaard fra Arla Foods Ingredients. Projektperiode: 1. januar 2016 til 31. december 2016. Hovedformål: At undersøge effekten af mildere varmebehandling af valleproteinkoncentrat og UV-C pasteurisering af human donormælk på mælkebioaktiviteten til stimulering af tarmmodning og beskyttelse i for tidligt fødte grise og i en tarmcellemodel for følsomme, nyfødte børn.
vist, at anvendelse af UV-C bestråling i stedet for traditionel Holder-pasteurisering af donormælk, samt en mildere varmebehandling ved fremstilling af WPC-produkter, øger bioaktiviteten af mælkeproteiner og har en positiv fysiologisk effekt i tarmen hos nyfødte. Herved styrkes den nyfødtes immunsystem og tarmsundhed. I første omgang vil dette have særlig relevans for følsomme, nyfødte børn, men optimerede WPC-produkter vil potentielt også kunne bidrage til øget tarmsundhed hos nyfødte generelt. Mælkeprodukter anvendes også i behandlingen af visse voksne patienter og forbedret aktivitet af mælkeprodukter kan potentielt mindske tarminflammation hos patienter med inflammatorisk tarmsygdom (Crohns sygdom, ulcerativ colitis) eller patienter i behandling med kemoterapi. ■
MÆLKERITIDENDE 2018
9
3
Forbedret funktionalitet ved anvendelse af hydrodynamisk og akustisk kavitation Forskningsprojekt skal give bedre forståelse af de molekylære ændringer, som hydrodynamisk og akustisk kavitation medfører, og gøre det muligt at ændre funktionaliteten i bl.a. yoghurt og pulverprodukter. Af Postdoc Sandra Beyer Gregersen, Lektor Marianne Hammershøj og Lektor Lars Wiking, Institut for Fødevarer, Aarhus Universitet Ph.d.-studerende Zachary Glover og Lektor Adam Cohen Simonsen, Institut for Fysik, Kemi og Farmaci, Syddansk Universitet R&D Manager Kristian Raaby Poulsen, Arla Foods Ingredients Group P/S R&D Process Engineer Karina Bertelsen og Bent Pedersen, SPX Flow Technology A/S Senior R&D Manager Ulf Andersen, Arla Foods R&D
Kavitation opstår, når bobler dannes under lavt tryk i en væske og efterfølgende kollapser med frigivelse af en energibølge. Ukontrolleret kavitation er ødelæggende for procesudstyr, men ved kontrolleret kavitation kan den energi, der frigives, bruges til at skabe ønskede ændringer i de fysisk-kemiske egenskaber. Kontrolleret kavitation opnås ved brug af højintensiv ultralyd (akustisk kavitation) (herefter: aku-kavi), hvor lydbølger resulterer i vibration af molekylerne i mediet og desuden introducerer dannelse og kollaps af små luftbobler i mediet. Højintensive ultralydsteknologier opererer med frekvenser mellem 20 og 100 kHz, hvilket er lige over det hørbare frekvensområde, og med intensiteter på 10-1000 W/cm2, hvilket er kraftigere end den lavintensive ultralyd, der fx bruges ved human ultralydsscanning. Der har gennem de
10
4
MÆLKERITIDENDE 2018
senere år været stor opmærksomhed på ultralyd som procesteknologi til fødevarer. Fokus har været på forbedring af fødevarekvalitet, reduktion af procestid og mikrobiologisk kontrol. Nyligt afsluttede studier ved Institut for Fødevarer, Aarhus Universitet, har vist, at højintensiv ultralydsbehandling kan påvirke homogenisering af fedtkugler, accelerere fedtkrystallisering, øge viskositeten og mindske synerese i yoghurt, samt forbedre geldannelse af valleproteiner. En udfordring ved denne teknologi er, at der kan komme afsmag og lugt i produkter med et vist fedtindhold, sandsynligvis pga. øget oxidation. Kavitation kan også skabes i en såkaldt kavitator (hydrodynamisk kavitation) (herefter: hydro-kavi). Denne teknologi er baseret på en rotor med en række huller, der ved et højt omdrejningstal skaber en trykforskel mellem huller og overflade, hvorved dannelse
og kollaps af luftbobler forekommer. Der er meget få videnskabelige studier af netop denne teknologis anvendelse i mejeriindustrien. Et nyligt pilotstudie på frisk mælk, som blev behandlet med hhv. hydro-kavi og aku-kavi, har dog vist, at begge teknologier kan bruges til at opnå mikrobiel inaktivering og homogenisering. Hydro-kavi kræver mindre energi sammenlignet med akukavi, hvorfor opskalering synes mere realistisk for procesindustrien. I dette projekt studeres og sammenlignes brug af aku-kavi og hydro-kavi til forbedring af mejeriprodukters funktionelle egenskaber med fokus på yoghurtproduktion.
Interaktioner mellem mælkefedtkuglemembranen og proteinnetværket De kræfter, der introduceres ved kavitation, kan påvirke både proteiner og fedt i mælkebaserede systemer. Både aku-kavi og hydro-kavi kan give mindre fedtkugler – og altså have en homogeniserende effekt. Når fedtkuglestørrelsen reduceres, bliver overfladearealet af disse samlet set større, og samtidig kan der ske ændringer i den membran, der omgiver fedtkuglerne. Det er velkendt, at ved homogenisering af mælk bliver forskellige proteiner (kaseiner og valleproteiner) bundet til fedtkuglemembranen, hvilket påvirker gelegenskaberne. Den egenskab er vigtig for en lang række mejeriproResumé: Højintensiv ultralyd (akustisk kavitation) og hydrodynamisk kavitation er begge kavitationsbaserede teknologier, som under processering påvirker proteiner og fedt i mælk og mejeriprodukter. Projektet afklarer, hvordan teknologierne påvirker interaktioner mellem mælkefedtkugler og mælkens proteiner, og hvilken NR. 3 effekt det har på mejeriprodukters funktionelle egenskaber.
Perspektiver for mejeriprodukter i praksis – pulverhydrering og yoghurt Anvendelse af kavitationsbaserede teknologier har en række potentielle muligheder inden for fremstilling af mejeriprodukter – specifikt i forhold til strukturforbedring og pulverhydrering. Projektet skaber vidensgrundlag for anvende kavitationsbaserede teknologier til at optimere strukturgivende egenskaber i bl.a. yoghurt. Vi forventer på sigt, at teknologien kan give en bedre struktur i gelnetværk, dvs. en stærkere gel med en øget vandbinding. Dermed forbedres kvaliteten af yoghurt mht. både tekstur og synerese. Projektets fokus på yoghurt indebærer også undersøgelse af hydrering af pulver under kavitationsbehandling. Potentielt kan kavitationsbaserede teknologier på sigt bidrage til en reduktion i hydreringstid og bedre ensartethed i pulverhydreringen, hvorfor det bliver muligt at opnå samme – eller bedre – kvalitet af yoghurt ved anvendelse af mindre mængde mælkepulver. For at kavitationsteknologier kan implementeres i mejeriindustrien er det vigtigt at kende grundlæggende effekter på proteiner og fedt i mælk og forstå, hvordan de funktionelle egenskaber påvirkes. Dette projekt vil øge vores viden på det felt.
dukter, eksempelvis yoghurt. Vi ønsker at forstå, hvordan kavitationsbaserede teknologier påvirker fedtkuglestørrelse og strukturen af fedtkuglemembranen. Desuden undersøges, om der sker en denaturering (udfoldning) af proteiner under kavitation, da dette også påvirker gelegenskaberne. I projektet kortlægges betydningen af procesforhold (fx holdetid, temperatur, flow) under kavitation for molekylære ændringer i mælkebaserede systemer. Dette kan bruges til at forstå de bagvedlæggende mekanismer.
Funktionelle egenskaber i fokus I fødevaresystemer, hvor mælkeproteiner danner netværk, vil molekylære ændringer i fedt, proteiner og protein/fedtkugle-interaktioner have betydning for
NR. 3
bl.a. gelers tekstur og vandbindingsevne. Projektets fokus er yoghurtproduktion, hvor vi vha. en række applikationstests undersøger, om kavitationsbaserede teknologier kan forbedre de funktionelle egenskaber. Projektets hypotese er, at aku-kavi og/eller hydro-kavi skaber en stærkere associering mellem fedtkugle og mælkeproteiner, hvorved konsistensen af yoghurt kan forbedres. Et anden applikationsmulighed for kavitationsteknologier er ved pulverhydrering. I forhold til yoghurtproduktion er fremstilling og kvalitet af mælkepulver af stor betydning i og med, at mælkepulver indgår som en vigtig bestanddel i størstedelen af de yoghurter, der fremstilles i dag. Vi vil undersøge om kavitationsbehandling af pulversuspensioner kan reducere hydreringstiden og give en bedre ensartethed af pulveret. Samtidig vil vi gerne finde ud af, om behandlingen efterfølgende påvirker fermenteringsforløbet, yoghurtens konsistens eller dens vandbindingsevne.
De praktiske forsøg De fundamentale effekter af procesforhold under kavitation på mælkeproteiner og mælkefedt studeres i en serie pilot- og laboratorieforsøg, med klassisk homogenisering som reference. Institut for Fødevarer har et laboratorieskaleultralydsudstyr, hvor betydningen af tid, effekt og temperaturkombinationer kan testes. Prøverne kan udsættes for både direkte ultralydsbehandling med en probe og indirekte ultralydsbehandling, hvor mælken pumpes igennem en ultralydscelle under behandling, se figur 1. Sidstnævnte er mest realistisk i forhold til implementering i en proceslinje. Hydro-kavi testes i en række pilotforsøg ved SPX Flow Technologys Innovation Center, Silkeborg, hvor vi kan evaluere betydningen af procesteknologiske faktorer. Effekterne af henholdsvis aku-kavi og hydro-kavi på fedtkuglestørrelsesfordeling, proteinstrukturen og fedtkuglemembranens proteinsammensætning analyseres ved Institut for Fødevarer. I de indledende forsøg kigges ligeledes på dannelsen af oxidationsprodukter. Parallelt bliver associering af protei-
Figur 1. Laboratorieudstyr til højintensiv ultralydsbehandling med indirekte sonotrode (Aarhus Universitet)
ner til fedtkugleoverflade undersøgt med nye avancerede mikroskopiteknikker ved Institut for Fysik, Kemi og Farmaci, Syddansk Universitet. Ud fra resultaterne af de basale studier udvælges de mest optimale processkonditioner for kavitation til applikationsforsøgene. Her fokuseres på funktionelle egenskaber. Der gennemføres desuden en række forsøg med hydro-kavi-behandling af pulversuspensioner for at studere effekten på hydreringstid, pulverkvalitet og efterfølgende yoghurtfermentering og funktionelle egenskaber. ■
Projekt under Mejeribrugets ForskningsFond: Titel: Forbedret funktionalitet af mejeriprodukter ved anvendelse af nye procesteknologier gennem forståelse af molekylære ændringer ved hydrodynamisk og akustisk kavitation Projektleder: Lektor Marianne Hammershøj, Institut for Fødevarer, Aarhus Universitet Deltagere: Institut for Fysik, Kemi og Farmaci, Syddansk Universitet, SPX Flow Technology Danmark A/S, Arla Food Ingredients P/S og Arla Foods amba Projektperiode: 2016-2019 Hovedformål: At forstå, hvorledes kavitation påvirker mælkeproteiner og fedtkuglemembranen af betydning for mejeriprodukters funktionalitet Projektet er finansieret af Mejeribrugets ForskningsFond, Future Food Innovation, SPX Flow Technology A/S, Arla Foods Ingredients Group P/S og Aarhus Universitet.
MÆLKERITIDENDE 2018
11
5
Fraktioneret beta-kasein forbliver virksomt Industriel fremstilling af β-kasein går ikke ud over dets funktionelle eller biologiske egenskaber
Af Seniorforsker Jan Trige Rasmussen, Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet (AU), professor Lotte Bach Larsen, lektor Jette Feveile Young, postdoc Bjørn Petrat-Melin og postdoc Thao Thi Thu Le, Institut for Fødevarer, AU.
Komælks fire kaseiner udgør ca. 80 % af proteinet, hvorimod kasein kun repræsenterer 20-40 % af det humane mælkeprotein. Forholdet mellem de enkelte kaseiner varierer altså en del imellem arterne. Væsentligt er det, at β-kasein
udgør så meget som ¾-dele af totalkaseinet i human mælk, mens det kun står for ca. 1/3-del i komælk. Udover at være en basal næringskilde menes kasein også at være et vigtigt udgangsmateriale for en række peptider med betydelige bio-
Enzymatisk nedbrydning af β-kasein
Transcellulær elektrisk modstand (TEER)
Figur 1. Den gradvise nedbrydning af rent β-kasein vist ved brug af omvendt fase kromatografi. Intakt β-kasein give én
Figur 2. Måling af den transcellulære elektriske modstand (TEER). Et lag af tarmceller etableres på overfladen af en per-
stor top. Mavelignende fordøjelse med pepsin og enzymatiske betingelser fra begyndelsen af tyndtarmen resulterer i dannelse af mindre og mindre fragmenter. De mindste fragmenter (peptider) kommer først (i venstre side).
meabel membran. Der placeres en elektrode på hver sin side af cellelaget. Når cellerne vokser sammen, og der er god barrierefunktion, så er modstanden stor.
10
6
logiske aktiviteter. Især β-kasein er en rig kilde til bioaktive peptider. Det store ønske fra mejeriindustrien er at få bovint β-kasein til rådighed som ingrediens til fremstilling af modermælkserstatninger med god fordøjelighed og større lighed til modermælk. Gennem tiden har der været anvendt forskellige analytiske og/eller laboratoriebaserede metoder til oprensning af β-kasein fra mælk. Arla Foods Ingredients (AFI) har sammen med Aarhus Universitet arbejdet på at udvikle en optimeret metode til industriel isolering af rent, food-grade β-kasein. Der forelå ved projektstart to metoder til isolering af β-kasein fra komælk. Den mest lovende metode tager udgangspunkt i en regulering af kaseinmicellens stabilitet, som kan isolere β-kasein i en renhedsgrad på ca. 75%. Det er interessant rent kommercielt.
MÆLKERITIDENDE 2018
NR. 4
Formål Projektet mål var at videreudvikle den eksisterende metode til oprensning af β-kasein for at forbedre renheden og samtidigt bibeholde funktionaliteten af produktet. Endvidere blev det undersøgt, om forarbejdningsprocessen havde indflydelse på produktets kvalitet og bioaktivitet. Det blev bl.a. gjort ved at undersøge fordøjeligheden af β-kasein, se på den efterfølgende transport over et lag af tarmceller samt studere fraktionernes evne til at påvirke tarmcellernes modningshastighed/ regenerative evne.
Projektinfo
Højere renhed
Resumé:
I alt blev der fremstillet fem forskellige, industrielle β-kasein-holdige fraktioner/ blandinger (70- 95 % renhed), og dertil kom laboratoriemateriale til sammenlignende undersøgelser. Vi fik indblik i, hvordan højere renhed kan nås og dens betydning for biologiske/sundhedsrelaterede effekter.
Forskningsprojektet viser, hvordan relativt rene β-kasein kan fremstilles industrielt, og at den benyttede fremstillingsproces ikke er ødelæggende for proteinets integritet og funktionalitet. Vi ved, hvilke former for analyse, der giver information om produktets biologiske aktivitet. Der ses ingen negative bioaktiviteter af intakt eller fordøjet β-kasein. Mejeriindustrien skal nu vurdere fraktioneringsmetodernes rentabilitet og de markedsmæssige muligheder.
Nedbrydelighed som mål for skånsom behandling Fordøjeligheden er et vigtigt parameter, når biotilgængeligheden skal vurderes. Vi har udviklet fordøjelsesprocedurer, der simulerer in vivo-betingelser hos hhv. spædbørn og voksne, og muliggør sammenligning med standardprøver. Disse undersøgelser viste væsentlige forskelle i fordøjelsen i maven hos spædbørn og voksne, også for et letfordøjeligt protein som β-kasein. Det forventes, at den fysiologiske påvirkning af de opståede fragmenter er afgørende forskellige. Figur 1 viser den gradvise nedbrydning af rent β-kasein ved brug af omvendt-fase kromatografi. Analyser blev gennemført på β-kasein fra AFI, fra et konkurrerende firma samt på protein oprenset i laboratoriet fra både human mælk og ubehandlet komælk. Samlet viste analyserne ingen eller kun meget små forskelle i fordøjeligheden af prøverne fra AFI og laboratoriet, hvorimod det konkurrerende produkt resulterede i et helt andet nedbrydningsmønster. En database-baseret peptidanalyse viste, at der i modelstudiet, under både ”voksen” og ”spædbørns”-betingelser,
NR. 4
Titel: Kvalitet og aktivitet af industrielt fraktioneret kasein Projektleder: Seniorforsker Jan Trige Rasmussen, Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet. Projektperiode: 2014 – 2016 Hovedformål: At frembringe ny viden om eksisterende og nye β-kasein fraktioneringsmetoder, samt at forstå funktionaliteten af nye, afledte proteinprodukter. Finansiering: Mejeribrugets ForskningsFond, Arla Foods Ingredients og Aarhus Universitet. Slutrapport kan fås ved henvendelse til Mejeribrugets ForskningsFond, e-mail: gmo@lf.dk
blev dannet grupper af peptider med kendte bioaktive egenskaber.
Måling af biologisk aktivitet Projektet har undersøgt β-kaseins bioaktivitet vha. tre forskellige modeller. A) Målinger baseret på regulatoriske tarmcellers frigivelse og stabilitet af signalstoffer (primært GLP-1), som har indflydelse på mæthed og på kroppens velbefindende. B) Et celle-baseret system, der vurderer produkternes indflydelse på modning og dannelse af et tæt beskyttende tarmcellelag (figur 2). C) Et system til inspektion af mælkekomponenters indflydelse på centrale geners udtryk i tarmceller.
Industrielt fremstillet β-kasein har god kvalitet Alle industrielle prøver med β-kasein var i stand til at fremme frigivelse af GLP-1 fra specielle tarmceller. Der var endvidere tegn på en svag, stimulerende effekt af fordøjet og intakt β-kasein på cellelags modning/tæthed. Modsat havde hverken intakt eller fordøjet β-kasein negative effekter på dannelsen af et godt og beskyttende tarmcellelag, hvilket eksempelvis kunne ses for æggealbumin. Det
var desværre ikke muligt at udlede klare konklusioner fra genekspressionsanalyserne, men samlet vurderes studierne at støtte hypotesen om, at fordøjet kasein har en unik regulerende effekt på mavetarmsystemets omsætning og evne til at opretholde en god barriere imod omverdenen. Der var ikke tegn på reduceret aktivitet eller funktionalitet af de testede AFI-fraktioner i forhold til skånsomt fremstillede laboratoriefraktioner.
Resultaternes betydning Vi har brugt etablerede teknikker, som kan validere kvaliteten af industrielt fremstillet β-kasein. Vi ved nu, hvordan højere renhed kan opnås, og hvad renhedsgraden betyder for eventuelle biologiske effekter. Alle prøver med β-kasein fra AFI var i stand til at fremme frigivelsen af GLP-1 fra signalerende celler. Det ligger endnu ikke fast, om de øvrige testmetoder kan benyttes til at dokumentere biologiske effekter af β-kasein. Teknologisk og videnskabeligt set er der altså grønt lys for industriel fremstilling af en hel eller delvis ren β-kaseinfraktion. Det er nu op til mejeriindustrien at vurdere de afsætningsmæssige muligheder. ■
MÆLKERITIDENDE 2018
11 7
Kvinder
- tab fedt ikke muskel Under vægttab er der stor risiko for muskeltab og mindsket muskelfunktion. Dette projekt klarlægger, hvordan mælkeprotein kan sætte gang i muskelopbygning under vægttab.
Af Mette Hansen, lektor, Institut for Folkesundhed, Sektion for Idræt, Aarhus Universitet
Data fra Den nationale undersøgelse af danskernes kost og fysiske aktivitet (2013) viser, at andelen af overvægtige/ svært overvægtige danske kvinder er 44%. I takt med befolkningens stigende alder bliver fedme blandt ældre et voksende problem for sundhedsvæsenet. Fedme forårsager metaboliske anormaliteter, accelererer det aldersrelaterede fald i fysisk funktion og øger risikoen for kroniske sygdomme som type 2 diabetes, hjerte-kar-sygdomme og visse kræftformer. Pulverslankekure eller strenge kaloriereducerede diæter er effektiv for at inducere et vægttab, men op mod 40% af alle vægttab kan tilskrives uhensigtsmæssigt tab af mager legemsmasse, herunder muskelmasse. Denne behandlingsform er derfor kontroversiel i relation til midaldrende eller ældre mennesker, da tabet af muskelmasse vil forstærke det aldersrelaterede tab af muskelvæv (sarkopeni), hvilket er forbundet med funktionstab og øget risiko for livsstilsrelaterede sygdomme. Specielt for kvinder er muskeltab uhensigtsmæssigt, da de i forvejen har mindre muskelmasse sammenlignet med mænd. For at imødekomme kvinder, der ønsker at tabe sig, er det derfor vigtigt,
12 8
MÆLKERITIDENDE 2018
at der udvikles strategier for at mindske tabet af muskelmasse.
Kvinder vs. mænd Et øget proteinindtag under slankekure afgørende for at minimere tab af muskelmasse. Et forsøg har vist, at raske ældre mænd skal indtage ~35-40 g protein pr. måltid for at stimulere opbygningen af muskelproteiner maksimalt – en effekt, der opnås allerede efter indtag af ~20-25 g protein hos yngre mænd. Ældre kvinders respons på fødeindtag er forringet i forhold til ældre mænd. Det anbefales derfor, at mænd og kvinder bør betragtes særskilt, når det kommer til proteinbehov. Den optimale proteindosis til kvinder, der har passeret overgangsalderen, er imidlertid ikke klarlagt. Yderligere, er det ikke belyst, hvorledes musklerne reagerer på forskellige portioner af protein, når overvægtige personer går på slankekur. Sidstnævnte undersøgelse er vigtig for at klarlægge, hvordan man kan mindske risikoen for muskeltab under slankekur og dermed opnå et sundt vægttab (fedttab) med mindsket risiko for nedsat fysisk funktion og metaboliske abnormaliteter.
Projektets formål Vi ønsker at undersøge stigningen i opbygning af muskelproteiner efter indtag af 15, 35 eller 60 g protein i en gruppe af ~50-årige kvinder. Vi ønsker både at undersøge musklernes respons på proteinindtag under vægttab og i den vægtstabile situation.
Projektets design Fyrre kvinder (~50-årige) vil ved lodtrækning blive fordelt i fire grupper, der skal indtage en af tre forskellige doser af protein efter fem dages streng slankekur (gr. 1-3) eller efter en vægtstabiliserende diæt (gr. 4). Hastigheden for opbygning af muskelprotein måles med sporstoffer, der indsprøjtes i musklen og udtagning af muskelvævsprøver i timerne efter. Opbygningshastigheden måles både i faste tilstand og efter de forskellige proteindoser i hvilende lårmuskel og i lårmuskel, der har udført et styrketræningspas. Oversigt over forsøgsdagene kan ses i figuren side 13. Forsøgene bliver afviklet på Sektion for Idræt, Aarhus Universitet.
NR. 5
Hvad kan det bruges til? Den ny viden fra projektet kan bruges til at udvikle nye produkter målrettet personer på slankekur, der ønsker at reducere fedtdepoterne, men ikke muskelmassen. Den vigtige muskelmasse, der er har stor betydning for funktionsevne og helbredet!
Resumé Formålet er at måle stigningen i opbygning af muskelproteiner efter indtag af 15, 35 eller 60 g protein i en gruppe af ~50-årige kvinder. Vi ønsker både at undersøge musklernes respons på proteinindtag under vægttab og i den vægtstabile situation. Hypotesen er, at kvinder under vægttab har brug for mere protein i forhold til maksimere opbygningshastigheden af muskelproteiner end kvinder, der er vægtstabile. Forventede resultater: At i grupperne på slankediæt er stigningen i opbygning af muskelprotein højere efter indtag af 35 g end 15 g protein, men at responset på proteinindtag er mindre under vægttab end i den vægtstabile situation. ■
NR. 5
PROJEKTBESKRIVELSE - Mejeribrugets ForskningsFond • Titel: Optimal måltidsdosis af protein under vægttab • Projektleder: Mette Hansen, Institut for Folkesundhed, Sektion for Idræt, Aarhus Universitet • Øvrige deltagere: Ph.d.-studerende og daglig forsøgsansvarlig Mads Sørensen Larsen, Aarhus Universitet, professor Niels Møller, Aarhus Universitets Hospital, professor Kevin Tipton og senior lecturer Oliver Witard, University of Stirling, Scotland samt professor Lars Holm, University of Birmingham, UK. • Projektperiode: november 2017- januar 2019 • Hovedformål: er at undersøge stigningen i opbygning af muskelproteiner efter indtag af 15,35 eller 60 g protein i en gruppe af ~50-årige kvinder. Vi ønsker både at undersøge musklernes respons på proteinindtag under vægttab og i den vægtstabile situation • Projektet hører under Mejeribrugets ForskninsgsFond og støttes af Mælkeafgiftsfonden, Arla Foods Ingredients P/S og Innovationsfonden. • Se desuden: http://ph.au.dk/protein
MÆLKERITIDENDE 2018
13 9
Ost med god samvittighed Fed ost kan sagtens høre hjemme i en sund kost, konkluderer forskere på Københavns Universitet.
insulinresistens og blodtryk. Fed ost ser derfor ud til at kunne indgå en sund kost på lige fod med mager ost.
Er kalcium svaret?
Af Farinaz Raziani, Tanja Kongerslev Thorning, Tine Tholstrup, Anne Raben og Arne Astrup
Der er fortsat meget, vi ikke ved om ost og sundhed: Hvorfor er det mættede fedt i ost tilsyneladende ikke lige så skadeligt som det i smør? Betyder det noget, om osten er modnet i kort eller lang tid? Og hvad sker der, hvis man skifter osten ud med kød? Desuden er det videnskabelige belæg bag anbefalingen af indtag af magre oste til fordel for den fuldfede ost spinkelt. Derfor har Institut for Idræt og Ernæring på Københavns Universitet med støtte fra Mejeribrugets ForskningsFond samt fem globale sponsorer gennemført et forskningsprojekt, med fire forskellige forsøg, der har haft til formål at besvare disse spørgsmål.
Vælg magre mejeriprodukter Sådan er ordlyden i ét af de ti officielle kostråd, der har til formål at hjælpe danskere til en sund livsstil. De fede mejeriprodukter har nemlig et højt indhold af det mættede fedt, der antages at øge risikoen for hjertekarsygdomme og diabetes. Derfor bør de fede mejeriprodukter, herunder osten, skiftes ud
8
10
MÆLKERITIDENDE 2018
med magre alternativer. Men er det nu også helt rigtigt? Dette har forskere fra Københavns Universitet testet i et stort, randomiseret og kontrolleret studie med både mænd og kvinder. I 12 uger fik en gruppe testpersoner besked på at spise en stor mængde fed ost, mens en anden gruppe fik besked på at spise en tilsvarende mængde mager ost og derudover undgå alle øvrige former for mejeriprodukter under forsøget. En tredje gruppe fik besked på at spise kulhydrater i stedet for ost (kontrolgruppe). Ved forsøgets afslutning viste det sig, at der ikke var nogen forskel på, hvordan fed og mager ost påvirkede LDL-kolesterol og andre indikatorer for hjertekarsygdom og diabetes, herunder kropsvægt, fedtmængde,
Det er endnu uvist, hvad der ligger til grund for den tilsyneladende neutrale effekt af fedt i ost på blodets kolesterol. En af hypoteserne er den høje koncentration af kalcium i ost. Det menes, at kalcium danner tungtopløselige forbindelser med fedtet i osten, hvilket medfører, at en del af det mættede fedtet vil passere ufordøjet igennem mavetarmkanalen. I et forsøg med grise fandt forskerne, at en diæt med fuldfed ost og en diæt med fedtreduceret ost og smør øgede den fækale udskillelse af fedt i forhold til en diæt med smør, men uden ost. Kalcium lader altså til at nedsætte fordøjelsen af ostefedtet. Det lod endvidere til, at der var en stærkere interaktion mellem kalcium og fedt, når dette fandtes i den samme fødevare, altså i osten.
NR. 6
Bedre med tiden? Udover den neutrale effekt på blodets kolesteroltal peger et af projektets forsøg på, at en højere modningsgrad af ost kan forbedre reguleringen af blodsukkeret. Det skyldes formentlig, at der under fermenteringsprocessen i osteproduktionen sker en delvis nedbrydning af osteproteinet kasein til potentielt gavnlige peptider. I forsøget med grise fandt forskerne en lavere koncentration af insulin samt lavere insulinfølsomhed efter indtag af en 24 måneders modnet ost sammenlignet med en 4 måneders modnet ost. Disse resultater indikerer, at grisenes celler reagerede bedre på insulin, og at der derfor var behov for mindre insulin til at regulere blodsukkeret efter indtagelse af den langtidsmodnede ost.
Er ost sundere end kød? De to primære kilder til mættet fedt i danskernes kost er mejeriprodukter og kød. Tidligere forskning har peget på, at
der kan være forskel på, om man får sit mættede fedt fra mejeriprodukter eller fra kød, således at en delvis ombytning af mættet fedt fra kød med mættet fedt fra mejeriprodukter muligvis beskytter imod udviklingen af hjertekarsygdom. Dette søgtes verificeret i et 3 x 2 ugers overkrydsningsforsøg med postmenopausale kvinder. I studiet blev en kost med ost sammenlignet med en kost med enten mere kød eller kulhydrat. Resultaterne viste dog ingen forskel på blodets indhold af LDL kolesterol.
Projektbeskrivelse - Mejeribrugets ForskningsFond Titel: Helbredseffekt af højt indtag af ost – betydning af fermenteringsmetode og fedtindhold Projektleder: Professor, Dr.Med. Arne Astrup Deltagere: Anne Raben (Professor, NEXS, KU-SCIENCE), Farinaz Raziani (ph.d., NEXS, KU-SCIENCE), Tanja Kongerslev Thorning (ph.d., NEXS, KU-SCIENCE), Tine Tholstrup (Lektor, NEXS, KU-SCIENCE) Projektperiode: November 2011-december 2016 Hovedformål: Projektets formål var at undersøge, hvorvidt indtag af forskellige typer ost, mhp. fermenteringslængde og fedtindhold, påvirker blodlipidprofil, blodtryk og fedtfordøjeligheden forskelligt. Desuden ønskedes det undersøgt, om et højt dagligt indtag af ost påvirker risikomarkører for sygdom i en klinisk relevant grad i en rask og sårbar studiepopulation.
NR. 6
Et højere indhold af HDL kolesterol, det gode kolesterol, i blodet sås imidlertid efter kosttyperne med ost og kød sammenlignet med kosten med kulhydrat, og kosttyperne med ost og kød lod derfor til at være mest fordelagtige for hjertekar-sundheden.
Er det tid til at revidere kostrådene? Projektets resultater viser, at ost ikke bare er ost, men at indtag af forskellige oste kan have forskellig indvirkning på kroppens fysiologiske respons. Projektet har slået fast, at der ikke er forskel på LDL kolesterol, samt andre risikofaktorer såsom blodtryk, efter indtag af fed og mager ost, og at der derfor ikke er evidens for at anbefale forbrugerne at vælge den magre ost med henblik på at forebygge hjertekarsygdom. Generelt lader det til, at en kost med ost er mindre skadelig for hjertekarsundheden end en kost med lavere fedtindhold og højere kulhydratindhold, mens der ikke lader til at være forskel på en kost med ost og kød. Slutteligt kan en langtidsmodnet ost muligvis forbedre insulinfølsomheden. Dette vil forskerne dog først have bekræftet i et studie med mennesker. ■
MÆLKERITIDENDE 2018
9 11
Hårde oste med bedre smag Forskningsprojekt skal bidrage til robuste mælkesyrebakterier, der tåler høje eftervarmningstemperaturer, og som giver god ostesmag.
Af Søren Kristian Lillevang, Arla Innovation Center, Peter Ruhdal Jensen og Christian Solem, begge DTU Fødevareinstituttet.
Ost er en god fødevare, som indeholder alle de gode næringsstoffer, man finder i mælken, blot i en mere koncentreret form. Der er mange forskellige typer af oste på det danske marked. De halv-hårde varianter såsom Danbo og Havarti dominerer, men der er også et stort udvalg af hårdere ostetyper tilgængelige. Ost er basalt set koaguleret mælk, der er ”spicet op” med forskellige mælkesyrebakterier. Disse mælkesyrebakterier har en stor indflydelse på ostens smag, ligesom de anvendte procesparametre også har.
Mesofile starterkulturer Til at fremstille de halv-hårde varianter benyttes ofte såkaldte mesofile starterkulturer, der er i stand til at danne smøraroma. Mesofile kulturer tåler generelt ikke så høje temperaturer (< 40°C), og det gør, at de ikke kan benyttes til fremstilling af mange hårdere ostevarianter, da den gængse metode til at opnå hårdhed på er ved at opvarme ostemassen til over 40°C. Til fremstilling af hårdere ostevarianter benyttes derfor termofile kulturer, der kan tåle
denne opvarmning, men hårdheden opnås på bekostning af smagen, idet termofile kulturer ikke danner smøraroma og desuden producerer andre modningsenzymer sammenlignet med mesofile kulturer. Hvis det var muligt at fremstille hårde ostevarianter vha. mesofile starterkulturer, så ville det åbne op for produktion af nye, mere smagsfulde hårde ostevarianter. Det ville ikke alene komme forbrugerne til gode, i form af et større udvalg, men kunne potentielt også re-
Projektbeskrivelse Titel: Optimering af smagsdannelse i hårde oste Projektleder: Christian Solem, Fødevareinstituttet, DTU Deltagere: Christian Solem, Peter Ruhdal Jensen, Jun Chen og Robin Dorau, Fødevareinstituttet, DTU og Søren Lillevang, Arla Foods. Projektperiode: 1. januar 2017 til 31. maj 2020 Hovedformål: At identificere og teste nye robuste mælkesyrebakterier til produktion af hårde ostetyper med mere aroma.
Mejeribrugets Forskningsfond
Starterkultur fra Sacco.
10
12
MÆLKERITIDENDE 2018
NR. 7
Resume: Vi arbejder på at udvikle robuste mælkesyrebakterier, der vil muliggøre produktion af nye typer af oste med god smag og bedre holdbarhed. Derudover arbejder vi på mikrobielle processer til at omdanne lavværdi mejerisidestrømme til højværdi produkter, med det mål at få en bedre ressourceudnyttelse inden for mejeriindustrien.
Elektronmikroskopibillede af Lactococcus lactis. Bemærk bjælken for størrelsesfor hold (5 mikrometer). Foto: Ramona Valentina Mateiu fra DTU CEN
Startere stresses af ilt og varme sultere i mindre madspild, da hårde oste har en længere holdbarhed.
Robuste mælkesyrebakterier søges I projektet ” Optimering af smagsdannelse i hårde oste” som støttes af Mejeribrugets ForskningsFond (MFF), arbejder vi på at muliggøre dette. Mælkesyrebakterier er fleksible organismer, der ofte kan overtales til at blive mere robuste. En måde, som vi har vist, kan anvendes, er at udsætte bakterierne for gradvist stigende temperaturer over en længere periode (måneder). Målet er at få lavet en robust starterkultur. Arla Foods vil teste de udviklede starterkulturer, og hvis de findes egnede, så vil starterkulturfirmaet Sacco srl., en samarbejdspartner i projektet, producere og sælge kulturerne til interesserede kunder.
NR. 7
Udover at finde en løsning som mejerierne kan drage nytte af, ønsker vi også at karakterisere bakterierne mere grundlæggende. Pga. mælkesyrebakteriernes industrielle relevans er mange af dem blevet undersøgt grundigt, og der er stor viden om, hvordan de reagerer, når de udsættes for forskellige påvirkninger (stress). Vores tidligere arbejde har f.eks. afsløret, at Lactococcus lactis, som er den dominerende mælkesyrebakterie i mesofile startere, har det dårligt, når de udsættes for ilt, når temperaturen er for høj. De bliver stressede og begynder at sulte for vitamin B2 på trods af, at mælk indeholder store mængder af netop dette vitamin. Det er således ikke altid let at forudsige, hvordan mikroorganismer reagerer, når de påvirkes på forskellige måder. I nærværende projekt vil vi benytte en systematisk fremgangsmåde, som
forhåbentlig fører til en bedre indsigt i, hvordan mikroorganismer reagerer på varme.
Mælkesukker til smøraroma MFF-projektet er en del af et større projekt, NOPROBLEM, som fokuserer på aromadannelse i oste samt på at udnytte mejerisidestrømme af lav værdi til aromaproduktion. Vores forskningsgruppe på DTU Fødevareinstituttet har udviklet en variant af ostebakterien, der 100% kan omsætte mælkesukkeret i disse sidestrømme til smøraroma – noget som ikke tidligere har været muligt. I samarbejde med Arla Foods og Arla Foods Ingredients arbejder vi på at undersøge, hvordan processen kan implementeres, således at mejeristrømme, som nu benyttes i svinefoder eller i biogasanlæg, kan ende op med mere værdi. Projekt er støttet af Innovationsfonden. ■
MÆLKERITIDENDE 2018
11
13
Modermælkserstatninger til forebyggelse og behandling af komælksallergi Dyreforsøg viser, at modificering af modermælkserstatning, fx ved en varmebehandling, hvor proteinerne delvist udfoldes og aggregeres, kan modificere produkternes allergi- og toleranceinducerende egenskaber.
Af Katrine Lindholm Bøgh, Seniorforsker, Fødevareinstituttet DTU
Fødevareallergi er en utilsigtet immun reaktion over for ellers uskadelige pro teiner i vores kost. Komælksallergi er den mest almindelige form for allergi hos små børn med en forekomst på ca. 2,5%. Langt de fleste børn vokser fra deres komælksallergi, men der er inden for de seneste årtier observeret en stigning i både forekomsten, ved holdenheden og sværhedsgraden af sygdommen. Der er derfor behov for udvikling af modermælkserstatninger, som ikke alene forhindrer udvikling af allergiske reaktioner, men som også har evnen til at forebygge og behandle komælksallergi.
Hypoallergene modermælkserstatninger Hypoallergene modermælkserstatnin ger er særlige mælkeerstatninger baseret på hydrolyserede (nedbrudte) proteiner fra valle eller kaseindelen af komælk, som er specielt designet til spædbørn, der lider af eller er disponeret for at udvikle komælksallergi. Disse hypoaller gene modermælkserstatninger opdeles i højthydrolyserede og partielthydro lyserede modermælkserstatninger på baggrund af hydrolysegraden og stør relsen af de tilstedeværende peptider.
8
14
MÆLKERITIDENDE 2018
Formålet med de højthydrolyserede modermælkserstatninger er at ned bryde proteinerne i en sådan grad, at al allergenicitet fjernes. Denne proces medfører samtidigt tab af de egenskaber, der bidrager til udvikling af tolerance, da peptiderne er så små, at immun systemet ignorerer dem. Omvendt er formålet med de partielthydrolyserede modermælkserstatninger at nedbryde proteinerne i en sådan grad, at de al lergiinducerende egenskaber fjernes, samtidig med at peptiderne forbliver store nok til, at immunsystemet opdager dem, og de derved bidrager til udvikling af tolerance. Mens de højthydrolyserede moder mælkserstatninger er tiltænkt spæd
Projektbeskrivelse Titel: Allergene versus tolerogene egenskaber af komælksbaserede hydrolysater Projektleder: Katrine L. Bøgh, Fø devareinstituttet, DTU Deltagere: Charlotte B. Madsen, Fødevareinstituttet, DTU, Lotte N. Jacobsen, Heidi F. Christoffer sen og Hans Bertelsen Arla Foods Ingredients. Projektperiode: Januar 2014 – december 2016. Hovedformål: At undersøge og karakterisere hvilke egenskaber ved komælksbaserede produkter, der påvirker immunsystemet i retning af udvikling af allergi og hvilke, der forhindrer allergi gennem udvik lingen af tolerance. Mejeribrugets ForskningsFond
børn, som allerede har fået konstateret komælksallergi, er de partielthydro lyserede modermælkserstatninger til tænkt spædbørn, der er disponeret for at udvikle komælksallergi. De ønskede egenskaber ved højthydrolyserede og partielthydrolyserede modermælks erstatninger er langt fra bevist, og vi ved endnu ikke, hvilke egenskaber der bidrager til udvikling af allergi, og hvilke der bidrager til udvikling af tolerance.
Udvikling af nye og forbedre de modermælkserstatninger I projekt ’Allergene versus tolerogene egenskaber af komælksbaserede hydro lysater’ ønskede vi at identificere, hvilke egenskaber ved komælksbaserede pro dukter, der dirigerer immunsystemet i retning af udvikling af allergi, og hvilke der dirigerer immunsystemet i retning af tolerance. Resultaterne skal bidrage til fremtidige strategier for produktion af forbedrede hypoallergene moder mælkserstatninger.
Dyremodeller til test af modermælkserstatninger Undersøgelser af allergi og tolerance inducerende egenskaber kan af etiske grunde ikke udføres i mennesker. I dette projekt etablerede vi derfor dyremodel ler til test af allergi og toleranceindu cerende egenskaber af komælksbaserede produkter, herunder modeller til test af både de forebyggende og behandlende egenskaber. I testene brugte vi Brown Norway rotter, som er særligt velegnede til studier af fødevareallergi, da denne
NR. 8
Resumé Komælksallergi er et voksende problem på verdensplan. Derfor er der et stigende behov for mo dermælkserstatninger til forebyg gelse, håndtering og behandling af denne sygdom. Projektet ’Allergene versus tolerogene egenskaber af komælksbaserede hydrolysater’ havde til formål at identificere, hvilke egenskaber ved komælks baserede produkter, der dirigerer immunsystemet i retning af allergi og hvilke, der dirigerer immun systemet i retning af tolerance. Projektet viste, at dyremodeller er et godt og solidt værktøj til en overordnet undersøgelse af ko mælksbaserede produkters evne til at inducere allergi versus tolerance. Projektet viste også, at den gene relle grad af modificering, mere end blot hydrolysegraden, spiller en afgørende rolle for komælksba serede produkters allergi versus toleranceinducerende egenskaber. Derfor er det vigtigt at lave grun dige proteinkemiske karakterise ringer af produkterne. Projektet belyste ydermere potentialet af modificerede intakte produkter som alternativer til hypoallergene modermælkserstatninger baseret på hydrolysater.
rottestamme reagerer på fødevarepro teiner på en måde, der ligner mennesker.
Komælksbaserede hydrolysater Forskellige højt og partielthydrolyse rede komælksprodukter blev designet, karakteriseret og undersøgt for deres allergene versus tolerogene egenskaber. Dyreforsøgene viste, at hydrolyse leder til et tab af de behandlende egenska ber. Hydrolysater havde generelt en stærk reduceret evne til at inducere allergi kombineret med en stærk re duceret evne til at forebygge allergi i sammenligning med intakte produk ter. Forsøgene viste dog også, at ud
NR. 8
gangsmaterialet, mængden af intakt protein, peptidstørrelsesfordelingen, samt aggregeringstendensen af pepti derne mere end blot hydrolysegraden er altafgørende for egenskaberne. Disse parametre påvirker hydrolysaternes egnethed til at forebygge komælksal lergi. Hydrolysegraden er altså ikke en tilstrækkelig parameter til at udtale sig om produkters egenskaber som hy poallergene modermælkserstatninger. Projektet demonstrerede, at det er vig tigt ikke kun at undersøge de allergene men også de tolerogene egenskaber af hydrolysater. Det er nødvendigt at sam menholde viden om disse egenskaber for at kunne udtale sig om produkternes sikkerhed og effektivitet i forhold til at forebygge udviklingen af komælksal lergi hos børn disponeret herfor, uden også at risikere at forårsage udvikling af allergiske reaktioner.
Komælksbaserede intakte produkter
seret og undersøgt for deres allergene versus tolerogene egenskaber. Forsø gene viste, at intakte produkter generelt besidder gode allergiinducerende egen skaber kombineret med gode tolerance inducerende egenskaber. Derved viste produkterne sig at være yderst gode til at både at forebygge og behandle komælksallergi, dog med risiko for også at forårsage en udløsning af allergiske reaktioner. Forsøgene viste også, at man ved at modificere produkterne, fx ved en varmebehandling, hvor proteinerne delvist udfoldes og aggregeres, kan modificere på produkternes allergi og toleranceinducerende egenskaber. Varmebehandling havde en gavnlig effekt ved at reducere de allergi-indu cerende egenskaber uden at mindske de toleranceinducerende egenskaber. Sådanne produkter vil i fremtiden være potentielle alternativer til hypoallergene modermælkserstatninger baseret på hydrolysater. ■
I projektet blev forskellige intakte ko mælksprodukter designet, karakteri
MÆLKERITIDENDE 2018
9
15
Effektiv fremstilling af yoghurtpulver Pulverpartiklernes overfladeegenskaber og mælkesyres kemi kan være nøgle til forbedring af tørreproces og genopløsning af yoghurtpulver.
Forskerteamet bag denne artikel og bag projektet Effektiv tørring af yoghurtpulver – fra venstre: Mogens Larsen Andersen, Lilia Ahrné, Anni Bygvrå Hougaard, Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet, Jakob Sloth Overgaard, GEA Process Engineering A/S.
Produktion af yoghurtpulver indebærer en række udfordringer både under produktionen og ved genopløsning af pulveret. Effektiviteten af tørreprocessen er ofte lav på grund af problemer med klæbrighed i pulveret, som menes at være relateret til det høje indhold af mælkesyre. Yoghurtpulver anvendes i højere grad som ingrediens i andre fødevarer end til direkte indtagelse, da genopløst yoghurtpulver generelt har en lavere viskositet og forringet struktur sammenlignet med frisk yoghurt. Projektet ”Effektiv tørring og rekonstituering af yoghurtpulver” skal gøre det muligt at producere yoghurtpulver effektivt på industriel skala og opnå et pulver, der kan genopløses til et produkt med konsistens og kvalitet svarende til ikke-tørret yoghurt.
Projektets indhold og opbygning Projektets hypotese er, at yoghurtpulvers klæbrighed i høj grad er relateret til pulverpartiklernes overfladesam-
6
MÆLKERITIDENDE 2018
16
mensætning og -egenskaber, samt mælkesyres tendens til at indgå i kemiske reaktioner med sig selv under og efter tørringen. Ved at forstå disse faktorer er det muligt samtidigt at øge tørringens effektivitet, mindske pulverets klæbrighed og opnå forbedret genopløsning. Derudover arbejder projektet ud fra en hypotese om, at genopløsning af yoghurtpulver kan forbedres gennem dybere forståelse af mekanismerne bag pulverets vandoptag samt effekterne af
tørringsteknologi og mulige tilsætninger af teksturgivende ingredienser på protein-protein og protein-polysakkarid- interaktioner. Forskningens udgangspunkt er derfor at udvikle og anvende metoder til karakterisering af, hvordan tørringsteknologi, tørringsparametre og sammensætning af yoghurt påvirker pulverpartiklernes overfladesammensætning og -egenskaber. Dette skal sammenholdes med analyser af pulverets kvalitet, herunder
Projektinfo Titel: Effektiv tørring og rekonstituering af yoghurtpulver Projektleder: Anni Bygvrå Hougaard, Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet Deltagere: Institut for Fødevarevidenskab, KU; GEA Process Engineering A/S; CP Kelco Projektperiode: 2018-2021 Hovedformål: At muliggøre effektiv produktion af yoghurtpulver med reduceret klæbrighed, samt forbedret holdbarhed og forbedrede genopløsningsegenskaber. Mejeribrugets ForskningsFond
NR. 9
klæbrighed, holdbarhed og hygroskopicitet.
Tørring og kemiske reaktioner Yoghurt indeholder både laktose og mælkesyre, og det er kendt viden, at både mælkesyre i sig selv og forholdet mellem laktose og mælkesyre kan påvirke tørringsprocessen. De præcise mekanismer er dog ukendte og skal derfor undersøges nærmere. Mælkesyre kan indgå i kemiske reaktioner med sig selv, hvorved der dannes kæder af mælkesyremolekyler under samtidig frigivelse af vand. Hvis dette sker efter tørringsprocessen, kan det udløse en serie af kemiske og fysiske ændringer, som kan føre til væsentlige ændringer i vandaktiviteten i pulveret og i sidste ende forringe pulverets kvalitet og holdbarhed. Under en tørringsproces, fx ved spraytørring, vil tørringen formodentligt ske så hurtigt, at der ikke opnås ligevægt i de kemiske reaktioner. Det er derfor nødvendigt at undersøge nærmere, hvordan disse kemiske reaktioner foregår, og hvordan tørring af yoghurt skal foregå for at opnå de optimale betingelser for et stabilt pulver.
Bedre genopløsning Ved genopløsning af yoghurtpulver er den opnåede konsistens ofte ikke sammenlignelig med, hvad der forventes for yoghurt. Problemerne kan afhjælpes ved at anvende mere pulver, hvorved tørstofindholdet bliver højere end i en frisk yoghurt, men dette er en dyr løsning, der derfor ikke er særlig attraktiv. Desuden vil procesændringerne, der skal forbedre effektiviteten af tørringsprocessen, sandsynligvis også have indflydelse på pulverets genopløsningsevne – præcist hvordan skal undersøges nærmere. Endvidere skal det undersøges, om tilsætning af andre ingredienser under eller efter tørringsprocessen kan forbedre konsistensen af det genopløste produkt. Projektet er et fireårigt projekt støttet af Mejeribrugets Forskningsfond og GEA. CP Kelco deltager i projektet i
NR. 9
Resumé Projektet ”Effektiv tørring og rekonstituering af yoghurtpulver” skal gøre det muligt effektivt at producere yoghurtpulver af høj kvalitet. Kendte udfordringer ved produktion af yoghurtpulver inkluderer klæbrighed og dårlig konsistens af genopløst pulver. Projektet forventer at opnå resultater, der kan afhjælpe problemer med klæbrighed ved bedre forståelse af laktoses og mælkesyres roller og mulighederne for at modificere tørringsprocessen, således at optimal tørring opnås. Effekten af disse ændringer på konsistensen af genopløst pulver skal ligeledes undersøges sammen med mulighederne for tilsætning af ingredienser, der kan føre til at genopløst yoghurtpulver opnår en konsistens, der er sammenlignelig med frisk yoghurt.
forbindelse med konsistensforbedring og stabilisering af de færdige produkter. Hovedparten af forskningen vil blive udført som et treårigt ph.d.-studie under vejledning af forfatterne af denne artikel.
Hvad kan det bruges til? Projektet vil gøre det muligt at producere yoghurtpulver med forbedret kvalitet og
holdbarhed, og dermed gøre det muligt at transportere yoghurt over længere afstande uden behov for køling undervejs og med lavere omkostninger. Det forventes desuden, at den opnåede viden kan overføres til andre mejeriprodukter med høje indhold af laktose og mælkesyre, hvor der opleves udfordringer i forbindelse med tørring. ■
MÆLKERITIDENDE 2018
7 17
Sunde og klima venlige kostformer De tre mest almindelige kostmønstre i Danmark kan sagtens tilpasses, så de både er sunde og klimavenlige og med plads til mælk og ost. En målrettet tilpasning kan reducere klimaaftryk med en fjerdedel.
Af Ellen Trolle, Seniorforsker1, Lisbeth Mogensen Seniorforsker2, Anne Vibeke Thorsen post doc1, Karin H Ygil Forskeningsdiætist1, Tue Christensen Seniorrådgiver1 1: Fødevareinstituttet, DTU 2: Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet
Ud fra en undersøgelse af danskernes kostvaner er der i et tidligere projekt identificeret tre kostmønstre: det traditionelle, det sundhedsbevidste (grønne) og fast food-mønsteret. Med udgangspunkt i de tre kostmønstre er der beregnet, hvilke ændringer – så få som muligt – der skal til for, at hver af disse kostmønstre kan leve op til de officielle kostråd og næringsstofanbefalinger samt være mere bæredygtig i form af en mindre klimapåvirkning. Se skitse over fremgangsmåde i projektet i figur 1. Først justeres det enkelte kostmønster, så det bliver sundere ud fra et ernæringsperspektiv, hvilket har resulteret i en sundere variant for hvert
kostmønster. Dette viser, at flere kostformer kan være sunde, selvom de er sammensat af forskellige kombinationer af fødevarer.
Sund kost med mælk Modelleringerne viste, at den variant for hvert kostmønster, som med så få ændringer som muligt resulterede i kostformer, som lever op til ernæringsmæssige anbefalinger, kunne bevare den mængde mælk (ca. 300-350 ml) og sammensætning af mælkeprodukter, som der var i det oprindelige kostmønster. Indtaget af ost blev dog reduceret til 25 g/d i alle 3 kostforme med øget vægt på magre varianter. Indholdet af ost i de oprindelige kostformer var 34-35 g.
Projektinfo Projektets titel: Mejeriprodukters rolle i fremtidens sunde og bæredygtige måltider Projektleder: Ellen Trolle, Fødevareinstituttet, DTU (e-mail: eltr@food.dtu.dk) Deltagere: Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet Projektperiode: 2013-2015. Hovedformål: at beskrive centrale karakteristika ved kostformer, der både lever op til de officielle kostråd og som er bæredygtige i forhold til klimabelastning. Afslutningsrapport kan rekvireres ved henvendelse til Mejeribrugets ForskningsFond (e-mail: gmo@lf.dk). Mejeribrugets Forskningsfond
8
18
MÆLKERITIDENDE 2018
Samtidigt blev de øvrige fødevaregrupper modelleret til at indeholde de vejledende mængder i kostrådene for kød, fisk, frugt og grønt samt fuldkorn. Bordmargariner og planteolier indgik i stedet for smørprodukter og stegemargariner, og råderummet blev reduceret i forskellig grad – mindst for det grønne kostmønster og mest for fast food-mønstret. Råderummet dækker alkoholiske drikke, sodavand/ saftevand, is, slik, chokolade, kager, snacks og fastfood, der også indgik i de justerede kostformer. Det blev også vist, at hvis det traditionelle kostmønster blev justeret, så kosten enten indeholdt 50 g ost af fede varianter, eller hvor alt kød var fede varianter, var det muligt at opnå en kost, der også lever op til næringsstofanbefalingerne, herunder de anbefalede max 10E% fra mættede fedtsyrer, hvis der vælges magre varianter af alle andre fødevarer i kosten.
Justering ud fra fødevarernes klimaaftryk Klimaaftrykket, også kaldet Carbon Footprint (CF) og målt i enheden CO2ækvivalenter, blev estimeret for de enkelte fødevarer i kostformerne ud fra klimabidrag fra primærproduktion/
NR. 10
Resumé Med udgangspunkt i eksisterende kostmønstre i den danske befolkning blev det undersøgt, hvordan man med teoretiske beregninger kan ændre kosten mindst muligt for at opnå kostformer, der både lever op til de officielle ernæringsanbefalinger og giver et reduceret klimaaftryk. Beregningerne viste bl.a., at den mængde mælk og sammensætning af mælkeprodukter, som der var i det oprindelige kostmønster kan bevares i de sundere modeller, mens indtag af ost blev reduceret til 25 g/d, og med øget vægt på magre varianter. Det vil ikke øge klimabelastningen, hvis danskernes kostvaner justeres i en sundere retning efter de anvendte principper i projektet. Hvis de sundere kostformer yderligere optimeres i forhold til at mindske klimaaftrykket, kan der opnås en reduktion i klimabidraget på omkring 25 %. Yderligere reducering af klimabidraget fra kosten kræver en større omlægning af kosten.
forarbejdning, transport, tilberedning og spild. De tre kostformer, som blev justeret til at opfylde ernæringsanbefalingerne, blev yderligere justeret til også at reducere klimaaftrykket. De tre oprindelige kostmønstre og de ernæringsjusterede kostformer sammensættes af omkring 400 fødevarer fra 14 overordnede fødevaregrupper, der dækker hele kosten. Til de klimaoptimerede kostformer er der inden for hver fødevaregruppe udvalgt de fødevarer, der har de laveste CF-værdier, i alt ca. 125 fødevarer. Næringsberegninger sikrede, at de tre klimaoptimerede kostformer også lever op til ernæringsmæssige anbefalinger. Det er således muligt, i teoretiske beregninger der holder energiindholdet konstant, at sammensætte forskellige kostformer, der både lever op til ernæringsanbefalingerne og reducerer klimaaftrykket. På trods af variationen i sammensætningen af fødevarer inden for fødevaregrupperne og mellem fødevaregrupperne svarer CF bidraget fra de sunde kostformer nogenlunde til CF bidraget fra de tre oprindelige kostmønstre. Det vil derfor ikke øge klimabelastningen, hvis danskernes kostvaner justeres i en sundere retning efter de anvendte principper i dette projekt. Hvis de sun-
Figur 1 Skitse over projektforløb.
NR. 10
dere kostformer yderligere optimeres i forhold til at mindske klimaaftrykket, kan CF bidraget fra den daglige kost mindskes med omkring 25%.
Perspektivering Projektet viste, at kosten kan sammensættes med ret forskellige mængder og kombinationer af mejeriprodukter og leve op til både kostråd og anbefalede indhold af næringsstoffer – både mht. fedtsammensætning, og indhold af vitaminer og mineraler, men det stiller større krav til den øvrige kost, hvis man vælger de fede varianter af mejeriprodukterne. CF er ikke umiddelbart lavere i de sundere kostformer, selvom indholdet af kød og ost (med høje CF) er reduceret. Det hænger sammen med fødevarernes forskellige indhold af næringsstoffer, og at der skal kompenseres med relativt højere indhold af andre fødevarer (lavere CF) for at alle næringsstoffer og energiindholdet kan leve op til anbefalingerne. For at opnå lavere klimaaftryk fra kosten skal man for hver fødevaregruppe vælge produkter med de lavere CF. Fortsat optimering af produktionsformerne kan bidrage til produkter med lavere CV, men bevidst sammensætning af kosten er her vist som et mere effektivt middel til at reducere klimabidraget fra kosten med op til 27 %. Mere viden om mejeriprodukters rolle i sunde og bæredygtige kostformer er derfor et vigtigt bidrag i forståelsen og kommunikationen af disse problemstillinger. ■
MÆLKERITIDENDE 2018
9 19
Supercalcium – nyt koncept og nye produkter Mineralfraktionen fra valleforarbejdning skal forædles til nye snack-produkter og funktionelle drikke med høj calciumbiotilgængelighed.
Af Leif H. Skibsted, Professor, Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet
Calcium er essentielt, men mange, især ældre udnytter kostens calcium dårligt på grund af lav biotilgængelighed og lider af mangelsygdomme som knogleskørhed. Den lave biotilgængelighed af calcium skyldes udfældning af tungtopløselige calciumsalte i tarmen, hvor calcium ellers optages. Citrat, som findes i mælk og frugt, og andre hydroxycarboxylater som laktat og gluconat, der dannes ved fermentering eller tilsættes mælkeprodukter, kan gøre tungt-
opløselige calciumsalte midlertidigt opløselige. Der dannes overmættede opløsninger med forbløffende holdbarhed. Denne robusthed skal udnyttes ernæringsmæssigt. Mineralfraktionen fra valle, det der bliver tilbage som inddampningsrest, når proteiner og laktose er udvundet, skal danne grundlag for calcium med højere biotilgængelighed end den amorfe calciumphosphat, der er inddampningsrestens hovedbestanddel.
Overmætning – en biologisk nødvendighed Mange transportfænomener i naturen involverer overmætning, der opstår ved opvarmning efterfulgt af afkøling. Spontan, atermisk overmætning er noget nyt. Ikke-krystallinsk calciumphosphat, som det man får fra inddampning af valle, kan opløses af vandig citrat og
FIGUR 1: Calciumhydrogenphosphat (CaHPO4) har lav opløselighed i vand, men citrat/citronsyre bringer calciumhydrogenphosphat fra valles mineralfraktion i opløsning og danner overmættede opløsninger. For at kunne udnytte denne overmætning i nye produkter skal overmætningen gøres robust.
8
20
MÆLKERITIDENDE 2018
danne opløsninger stærkt overmættede i calciumcitrat, helt uden opvarmning. Calciumcitrat har faktisk omvendt opløselighed, idet opløseligheden aftager med stigende temperatur. Citrat øger mobiliteten af både calcium og phosphat under biomineralisering i knoglevæv. Citrats stærke binding af calcium er drivkraften bag denne mineraltransport. Den langsomme udfældning af calciumcitrat fra vandige opløsninger giver muligheder i forhold til at udvikle stabile produkter med højt indhold af en meget tilgængelig calcium-form. Disse termodynamiske og kinetiske effekter skal nu forenes for at gøre calciumphosphat mere tilgængeligt i snacks og funktionelle drikke.
Kemisk balancegang Optagelse af calcium i tarmen afhænger af koncentrationen af frit calcium. Denne koncentration bliver lav på grund af udfældning af calciumphosphat og calciumpalmitat i tarmen. De uopløselige calciumsalte tabes med afføringen. Calciumcitrat giver bedre biotilgængelighed af calcium end for eksempel calciumcarbonat, selvom calciumcitrat er meget tungtopløseligt. Dette paradoks tyder på overmætning af calciumcitrat i tarmen. Spørgsmålet er nu, om calciumcitrats overmætning kan efterlignes i funktionelle drikke og i snacks med højt indhold af den inddampede mineralfraktion fra valle. Her kommer fysisk kemi på banen, og der skal ledes efter den kritiske overmætning som ses i fasediagrammet (-figur 1). Som noget nyt skal den robuste overmætning eftersøges i samme fasediagram. Vi regner
NR. 12
med, at robust overmætning gør calcium tilgængeligt, da calciumcitrat ikke fælder ud og dermed tabes med afføringen.
Hvad kan det bruges til? Inddampningsresten fra valle kan blive værdifuld som mælkecalcium med høj biotilgængelighed, hvis ideen holder, og projektet lykkes. Mineralfraktionen skal aktiveres som robust overmætning. Overmætning hedder supersaturation på engelsk. Projektet hedder derfor optimistisk Supercalcium. Ved en senere produktudvikling skal citrat tilføjes de nye snacks som saft fra lime eller pulp fra lime hentet i det brasilianske højland. Lime er frugten med det højeste indhold af citrat. Mælkecalcium og lime – en smagfuld kombination med
et grønt image. Ideen er ikke afprøvet i kliniske forsøg, men et færdigt projekt er formuleret til humane interventionsforsøg. Dette projekt, der er planlagt i samarbejde med professor Inge Tetens fra det nye center, Livskraft for ældreernæring, Københavns Universitet, mangler dog fortsat finansiering. ■
Projektbeskrivelse Projektleder: Leif H. Skibsted (bevillingshaver MFF) og Lilia Ahrné, Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet. Deltagere: Daniel Cardoso, Universidade de São Paulo, São Carlos, Arla Foods Ingredients, Embrapa Pecuária Sudeste og Embrapa Enstrumentaçao, São Carlos, Brasilien. Projekt finansieres af Mælkeafgiftsfonden og via projektet ”Novel Ageing. Technologies and solutions to manufacture novel dairy products for healthy ageing” finansieret af Innovationsfonden i Danmark og Fundação de Amparo à Pequisa do Estado de São Paulo i Brasilien. Her er Lilia Ahrné dansk bevillingshaver og Daniel Cardoso brasiliansk bevillingshaver. Projektperiode: Januar 2018 - juni 2020. Hovedformål: Udnyttelse af ”mælkecalcium” fra valle til ernæringsrige produkter, hvor vallens tungtopløselige mineralfraktion bliver biotilgængelig gennem en kombination med citrat fra frugt. Mejeribrugets Forskningsfond
NR. 12
MÆLKERITIDENDE 2018
9 21
Projektinfo
Udnyttelse af beta-kaseinfragmenter Forskningsprojekt er i gang med at kortlægge de funktionelle og biologiske egenskaber af hyppigt forekommende kaseinfragmenter. Det skal opbygge metoder, som kan medvirke til nye funktionelle egenskaber i eksisterende produkter samt udvikling af innovative produkter.
Af Seniorforsker Jan Trige Rasmussen, Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet.
β-kasein udgør ca. 25% af proteinet i mælk og har en lang række biologiske og funktionelle egenskaber. Samtidig er det velkendt, at β-kasein nedbrydes i et afgrænset antal store fragmenter, dels forud for og dels under den første del af ostemodningsprocessen. Dette projekt fokuserer på at tilvejebringe grundlagsskabende viden om dannelse af β-kaseinfragmenter i mælk, da den proteolytiske nedbrydning kan have både ønskede og/eller utilsigtede effekter, samt eventuelt påvirke osteudbyttet. Resultaterne skulle gerne gøre det muligt for mejeriindustrien at skabe merværdi for eksisterende produkter og udvikle nye, innovative produkter. Fremkomst af større kaseinfragmenter i mælk og valle skyldes løbeenzymrester og proteinnedbrydende aktivitet af mælkeproteasen, plasmin. Undersøgelser viser, at der i β-kasein findes to områder i aminosyrekæden, hvor proteinet særdeles let deles. Disse to spaltningssteder befinder sig efter Lysin-28 og
6
22
MÆLKERITIDENDE 2018
Lysin-105/107. Det giver forekomst af seks forskellige fragmenter, der kendes ved deres forkortelser: PP8 fast (aa 1-28), PP5 (aa 1-107), PP8 slow (aa 29-105/7), gamma-1 (aa 29-209), gamma-2 (aa 106-209) og gamma-3 (aa 108-209), hvor aa er en forkortelse for aminosyre og PP for Proteose Pepton (den syre- og varmestabile fraktion af skummetmælk). Gamma-fragmenterne forventes fortrinsvist at gå med ostekoagelet, mens PP-fragmenterne findes i valle, hvor de udgør op til 10% af proteinet (figur 1).
Titel: Nye og innovative ingredienser indeholdende beta-kaseinfragmenter – BETAFRAG. Projektleder: Jan Trige Rasmussen, Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet. Projektperiode: 2017-2020. Hovedformål: At frembringe ny viden om mælkens store β-kaseinfragmenter, samt forstå værdien, funktionaliteten og bioaktiviteten af disse. Finansiering: Mejeribrugets ForskningsFond/Mælkeafgiftsfonden, GUDP og Aarhus Universitet. Information kan rekvireres ved henvendelse til Mejeribrugets ForskningsFond, e-mail: gmo@lf.dk Mejeribrugets Forskningsfond
Måling af -kaseinfragmentdannelse Traditionelt benyttes antistoffer til at identificere og spore proteiner/makropeptider i en blanding. Vi bruger også denne teknik og regner med at bruge fire forskellige antistoffer, der retter sig imod separate områder på β-kasein. Vi forventer dermed at være i stand til at følge de individuelle fragmenter og spore plasminkløvning i β-kasein. Derudover bruges omvendt fase HPLC og massespektrometri til kortlægning
Figur 1. Figuren viser på en -kasein model, hvorfra fragmenterne PP8 fast, PP8 slow og gamma-2 stammer. De ”sky-lignende” sfæriske elementer er fosfat, hvoraf der findes fire i PP8 fast og én i PP8 slow.
NR. 15-16
Resumé: Fragmenter af mælkeproteinet β-kasein har en række interessante egenskaber og funktioner, så som emulgering, samt ernæringsmæssige og helsefremmende effekter. Fragmenterne opstår under lagring og ostning af mælk. Tilstedeværelse kan have favorable eller uheldige konsekvenser for tekstur og smag af mælkeprodukter. I BETAFRAG-projektet fokuserer vi på dannelse, isolering og funktionsmæssig karakterisering af β-kasein-fragmenter. Til slut studerer vi disse fragmenters bioaktivitet og sammenligner effekter af intakt β-kasein med andre relevante proteiner/fragmenter. Projektet fokuserer på at opbygge metoder til undersøgelse af, hvor og hvornår der dannes store β-kaseinfagmenter i ubehandlet og forarbejdet mælk. Større mængder af store β-kaseinfagmenter isoleres, og der gennemføres detaljerede funktionelle, fysisk/kemiske analyser samt undersøges for bioaktivitet. Projektet har almen fødevareteknisk relevans, men vil også kunne pege på nye mejeriindustrielle anvendelsesmuligheder.
af fragment-mønstrer i diverse blandinger. Litteraturen indeholder en række beskrivelser af plasminskabte β-kaseinfragmenter i en lang række mælkefraktioner og produkter. Det er imidlertid ikke klart, i hvilken rækkefølge de enkelte fragmenter dannes. Af samme årsag vil et eksperimentelt studenterprojekt beskrive kronologien i denne proces.
som α-laktalbumin og β-laktoglobulin, hvilket vanskeliggør adskillelse alene på baggrund af størrelse. Alternativt kan vi bruge en forædlet β-kasein-fraktion til selv at fremstille fragmenter ved tilsætning af plasmin. Målet er at fremskaffe tilstrækkelige mængder af store β-kasein-fragmenter, så vi kan studere deres egenskaber nærmere.
Funktion og bioaktivitet Separationsmetode Faktisk findes der ikke viden om, hvordan man på bedste vis kan isolere og frasortere kontaminerende, store β-kasein-fragmenter. Til at begynde med udvælges valleafledte fraktioner, som vi kan ”øve” os på med henblik på at isolere β-kasein-fragmenter. Desværre har de store β-kaseinfragmenter en molekylvægt i samme størrelsesområde
NR. 15-16
Ud fra litteraturen ser det ud til, at store β-kasein-fragmenter har en række forskellige egenskaber. Det fremgår bl.a., at PP-fragmenterne har emulgerende egenskaber, og at de kan stimulere skumning. Det er også velkendt, at β-kasein er et vigtigt udgangsmateriale for en række peptider med forskellige og betydelige, biologiske aktiviteter. Eksempelvis er β-kasein en rig kilde til
bioaktive peptider, når det nedbrydes af fordøjelsesenzymer eller under mikrobiel fermentering. Assays sættes op og bruges til at teste en række af disse spændende egenskaber.
Resultaternes betydning Projektet kaster lys over et fødevareteknisk problem, og resultaterne skulle gerne kunne bruges til at opnå en højere forædling og dermed en højere pris på nuværende produkter, og også gerne danne basis for helt nye produkter. Der er ikke øgede miljømæssige omkostninger eller øgede udgifter for mælkeproducenten forbundet med denne teknologi. Fokus er heller ikke på at opnå et højere udbytte, men snarere at få mindre spild, begrænse omfanget af fejlslåen produktion og bedre udnytte sidestrømmene. ■
MÆLKERITIDENDE 2018
7
23
Mælkeernæring som støtteterapi efter moderat fejlernæring Permeat stimulerer, med dens indhold af mineraler blodvolumen under rehabilitering efter en periode med moderat fejlernæring.
Af Professor Thomas Thymann, Komparativ Pædiatri og Ernæring, Institut for Veterinær- og Husdyrvidenskab, Københavns Universitet.
Moderat underernæring påvirker ca. 33 mio. børn, og mange dør af følgesygdomme som konsekvens af deres underernæring. Sygdomsudviklingen ved underernæring er kompleks og påvirker alle organsystemer samtidigt. Tarmens
10
24
MÆLKERITIDENDE 2018
overflade, hvor maden fordøjes, bliver mindre, og der sker ændringer i sammensætningen af tarmens mikroorganismer. Leveren akkumulerer fedt, hvilket bl.a. skaber problemer med stofskifte og galde-omsætning. Hjerte og blodkar, som sammen med hypofyse, binyrer og nyrer, er med til at vedligeholde kroppens væske- og elektrolytbalance, er ligeledes hårdt belastet. For bedre at kunne forstå de grundlæggende sygdomsmekanismer, har vi udviklet en grise-model for underernæring, og dokumenteret dens brugbarhed som model for mennesker.
I det gennemførte studie, havde grisene en indledende periode på 17 dage, hvor de blev ernæret ensidigt med majs, hvorved de udviste nogle af de samme karakteristika, som ses hos moderat fejlernærede børn. Herefter blev de re-ernæret i yderligere 3 uger med en majs/sojabaseret diæt tilsat enten 10% permeat, 10% laktose eller 10% sukrose.
Permeat udvider blodvolumen i re-ernæring Vi så, at grisene voksede ens og havde ens kropssammensætning, uanset hvilken af de tre forsøgsdiæter, de fik. Or-
NR. 17
ganerne udviklede sig ligeledes ens, og der var ingen kliniske forskelle at spore mellem grupperne. Permeat havde imidlertid en ganske markant udvidende effekt på blodvolumen i grisene, idet koncentrationen af adskillige blodmarkører faldt (hæmatokrit, albumin, m.fl.). Denne effekt skyldes formentlig det højere saltindtag i permeat-gruppen, hvilket blev afspejlet i højere natriumkoncentrationer i plasma. Endvidere var urinproduktionen nedsat i permeatgruppen, hvilket kan indikere at kropsvæsker (herunder blodets plasma-del) i højre grad tilbageholdes i forhold til laktose- og sukrose- grupperne, som havde større urinproduktion.
Tarmen ændrer sin mikrobielle sammensætning, men ikke sin funktion Gruppen undersøgte endvidere indflydelsen af permeat, laktose og sukrose på tarmens struktur, enzymfunktion og mikrobielle sammensætning. I indhold udtaget fra tyndtarm og endetarm fandt vi således, at grise havde en meget stabil sammensætning af bakerier i tarmen, som kun blev marginalt påvirket af permeat, laktose og sukrose. Tarmens funktion og struktur, vurderet ud fra fordøjelsesezymernes aktivitet samt ved mikroskopi af tarmen, var ligeledes meget ens i de tre grupper.
Større blodvolumen – godt eller skidt? Re-ernæring er en delikat balance på grund af de markante virkninger af fejlernæring på mange organfunktioner.
NR. 17
Projektinfo
Resume
Titel: Permeat som ernæringstilskud efter moderat fejlernæring Projektleder: Thomas Thymann, Institut for Veterinær- og Husdyrvidenskab, Københavns Universitet. Projektperiode: 2016-2017 Hovedformål: At undersøge om man ved permeat-baseret ernæringstilskud kan normalisere eletrolytbalancen og tarmfunktionen efter en periode med underernæring. Finansiering: Mejeribrugets ForskningsFond og Københavns Universitet. Slutrapport: Kan fås ved henvendelse til Mejeribrugets ForskningsFond, e-mail: gmo@lf.dk
Permeat, som er den resterende mælkefraktion, når protein og fedt er separeret fra og anvendt til andre mejeriprodukter, er en oplagt ernæringskilde, der indeholder laktose og vigtige mineraler. Vores hypotese var, at makro- og mikromineraler i permeat bidrager til at stabilisere elektrolytforstyrrelser i den akutte re-ernæringsfase, og at laktoseindholdet støtter gendannelsen af normal tarmfunktion via effekter på slimhinden og på tarmens bakterier. Ved hjælp af en velegnet grise-model har vi dokumenteret de fysiologiske ændringer der sker, når der re-ernæres med en permeat-holdig kost. Reernæringsdiæter med permeat kan potentielt få betydning, ikke blot for underernærede børn, men også for underernærede ældre borgere og patienter på hospitaler.
Mejeribrugets Forskningsfond
Derfor skal re-ernæring gennemføres forsigtigt og med diæter, der er særligt tilpassede til situationen. Den pludselige tilgængelighed af næringsstoffer, når der re-ernæres efter en underernæringsperiode, medfører markante ændringer i væske- og elektrolytbalancen, som der skal holdes nøje øje med. Til moderat fejlernærede patienter med for lavt blodtryk eller lavt blodvolumen, men med normal hjerte- og nyrefunktion, kan det være en fordel at blive re-ernæret med permeat, idet det højere indtag af mælkemineraler i denne tilstand vil kunne genetablere normalt blodtryk og blodvolumen. Dette er gavnligt for den samlede kredsløbsfunktion. Er der derimod tale om svært fejlernærede pa-
tienter med tegn på hjerte- og nyresvigt, kan det være risikabelt at re-ernære med meget høje niveauer af mineral, hvorfor denne patientgruppe kræver meget nøje overvågning.
Konklusion Når permeat-produktet udgør 10% af diæten, ses en marginal indflydelse på tarmens mikrobielle sammensætning, og ingen direkte effekter på tarmens struktur eller funktion sammenlignet med sukrose. Mineraldelen fra permeat har en markant stimulerende effekt på blodvolumen, hvilket kan være en fordel hos patienter med lavt blodtryk med normal hjerte- og nyrefunktion. ■
MÆLKERITIDENDE 2018
11
25
Smør og sødmælk med forskellige sundhedseffekter Et ph.d.-projekt bestående af tre delundersøgelser indikerer positiv sundhedseffekt ved indtag af sødmælk, mens smørret øger niveauet af LDL-kolesterol.
Af Sara Engel, ph.d.-studerende og Tine Tholstrup, ph.d. og lektor, Institut for Idræt og Ernæring, Københavns Universitet
Mælkefedt har et højt indhold af mættet fedt, som er kendt for at øge LDL-kolesterol i blodet, og officielle kostråd anbefaler derfor magre mælkeprodukter. Dog er disse anbefalinger ikke i overensstemmelse med befolkningsundersøgelser, de såkaldte observationelle studier, der rapporterer om, at der ikke er sammenhæng mellem indtag af mælkeprodukter og risiko for hjerte-kar-sygdom, og som endda peger på en gunstig sammenhæng med type 2-diabetes. Generelt mangles kontrollerede, humane interventionsforsøg, der undersøger effekten af individuelle mælkeprodukter på risikomarkører for hjerte-kar-sygdom og type 2-diabetes. Derfor var det overordnede formål med dette projekt at undersøge effekten af mælkeprodukter som hele fødevarer på risikomarkører for hjertekar-sygdom og type 2-diabetes gennem tre interventionsstudier.
Sødmælk eller skummetmælk? Et af de ubesvarede spørgsmål i forskningsområdet omhandler betydningen af at vælge højt-fedt mælkeprodukter sammenlignet med lav-fedt mælkeprodukter for sundheden. Derfor sammenlignede vi effekten af sødmælk med skummetmælk (0,5 L/dag) på risikomarkører for hjerte-kar-sygdom og type 2-diabetes. 17 raske voksne gennemførte
10
26
MÆLKERITIDENDE 2018
interventionen. Vi fandt ingen ugunstig effekt på kolesterol og fedt i blodet ved indtag af sødmælk sammenlignet med indtag af skummetmælk på trods af et signifikant højere indhold af mættet fedt i sødmælkskosten. Derudover var HDLkolesterol-koncentrationen signifikant højere med sødmælk end med skummetmælk og korrelerede omvendt med glukose-koncentrationen (altså jo højere HDL-kolesterol, jo lavere glukosekoncentration). Resultaterne fra dette studie er dermed ikke i overensstemmelse med de nuværende kostråd, hvor raske normalvægtige anbefales at vælge magre mælkeprodukter (≤ 0,5 % fedt).
Hvordan påvirker letmælk insulinsensitiviteten? I et andet studie undersøgte vi effekten af et højt indtag af letmælk (1L/d) i 6 måneder sammenlignet med effekten af sukkersødet sodavand (SSSD), kunstigsødet sodavand (NCSD) eller vand på insulinsensitiviteten samt andre risikomarkører for type 2-diabetes og risikomarkører for hjerte-kar-sygdom i en gruppe af 60 overvægtige og fede voksne. Vi fandt ikke forskel mellem drikkevarerne på risikomarkører for type 2-diabetes. Derudover ændrede mælkeindtaget ikke på faste koncentrationer af kolesterol eller fedt i blodet eller på blodtrykket sammenlignet med
de andre drikkevarer. Dog øgede SSSDkoncentrationen af total-kolesterol signifikant sammenlignet med NCSD og koncentrationen af blodfedt (plasma triglycerider) signifikant sammenlignet med NCSD og vand. Resultaterne indikerede en neutral effekt af et højt mælkeindtag (1,5%) på risikomarkører for type 2-diabetes og hjerte-kar-sygdom sammenlignet med SSSD, NCSD og vand blandt overvægtige/fede voksne.
Er der plads til smør? Smør i store mængder øger LDL-kolesterol i blodet, og på den baggrund er smør ofte anvendt som en negativ kontrol i kostforsøg. I et tredje studie var formålet derfor at undersøge effekten af et moderat smørindtag (4,5 E%) i en normal kost på faste koncentrationer af kolesterol (total-, LDL- og HDL-kolesterol) og fedt i blodet og sekundært på insulin og glukose og inflammationsmarkøren hsCRP i en gruppe af raske voksne. Effekten af smør blev sammenlignet med effekten af raffineret olivenolie (uden polyfenoler) og forsøgspersonernes normale kost. 47 personer gennemførte interventionen, og resultaterne viste, at et moderat smørindtag øgede total-kolesterol og LDL-kolesterol signifikant sammenlignet med olivenolie og forsøgspersonernes normale kost. Derudover steg HDL-kolesterol også med smørkosten sammenlignet med den normale kost.
Hvad kan det bruges til? Dette projekt har bidraget til at nuancere vores forståelse af smør og mælks indvirkning på sundheden. For mælk indikerer resultaterne samlet set, at selvom smør hører til kategorien af fede
NR. 18
Projektinfo Titel: Er der plads til smør i en sund kost? Projektleder: Lektor Tine Tholstrup, ph.d. Projektperiode: 1. januar 2013 – 9. februar 2018 Hovedformål: For alle tre studier har det overordnede formål været at bidrage til at udfylde det eksisterende hul i forskningsområdet omkring effekten af mælkeprodukter, som hele fødevarer, på vores sundhed. Mejeribrugets ForskningsFond
mælkeprodukter, er indtag af letmælk og sødmælk neutral og muligvis også gunstig i forhold til effekten på kolesterol i blodet blandt raske mennesker. Dermed indikerer resultaterne også, at hvis der tages højde for det højere energiindhold, kan sødmælk og letmælk inkluderes på lige fod med skummetmælk i en sund kost. Dette bør undersøges i yderligere studier fx blandt ældre, som kan have gavn af en ekstra næringsholdig kost. Derudover støtter resultaterne de nuværende kostanbefalinger om at prioritere indtag af olier rige på monoumættede og flerumættede fedtsyrer såsom olivenolie eller rapsolie fremfor smør for at forebygge hjerte-kar-sygdom. Tager man den HDL-kolesterol-øgende effekt af smør i betragtning, foreslår vi dog, at der kunne være plads til et moderat indtag af smør i en sund kost hos mennesker med normalt kolesteroltal. ■
Resumé Baseret på tre randomiserede, kontrollerede humane interventionsforsøg har projektet undersøgt effekten af smør og mælk på risikomarkører for hjerte-kar-sygdom og type 2-diabetes. Resultaterne indikerer, at sødmælk kan indgå i en sund kost på lige fod med skummetmælk, hvis man tager højde for det højere energiindhold i de federe mælketyper. Derudover indikerer resultaterne, at selv et moderat indtag af smør øger LDL-kolesterol sammenlignet med raffineret olivenolie, dog øges HDL-kolesterol også sammenlignet med normalkosten i en gruppe raske voksne.
NR. 18
MÆLKERITIDENDE 2018
11
27
Uopdagede muligheder i saltlagens mikrobiologi Forskningsprojektet InBrine undersøger saltlagens mikroorganismer og potentialet til at optimere ostens modning og forsvar mod skimmel
Af videnskabelig assistent Agnete Harboe, lektor Nils Arneborg og professor Lene Jespersen, Institut for Fødevarevidenskab, Fødevaremikrobiologi og Fermentering, Københavns Universitet
Der er i ürevis blevet forsket, udviklet og optimeret pü ostefremstillingen i Danmark pü alt lige fra mÌlkens proteinsammensÌtning til mÌlkesyrebakteriernes modning af osten. Saltlagen er til gengÌld oftest kun nÌvnt i en bisÌtning, nür ostens vej fra mÌlk til ostehylde beskrives. Det har projektet InBrine tÌnkt sig at gøre noget ved.
Saltlagens mange funktioner NĂĽr den friske ost nedsĂŚnkes i saltlage pĂĽ mejeriet, er det primĂŚrt for at tilføre osten salt, da saltet forbedrer bĂĽde smag, konsistens og holdbarhed. Men noget tyder pĂĽ, at saltlagen kan have en anden betydning for ostekvaliteten, da der i saltlagen forekommer langt flere forskellige mikroorganismer, end man hidtil har troet. SĂĽfremt disse mikroorganismer har de rette egenskaber og kan vokse pĂĽ ostens overflade, kan de pĂĽvirke ostens modning i en positiv retning. Ved at fĂĽ RødkitÂlaget pĂĽ osten starter allerede i salt lagen, hvor forskel lige gĂŚr og bakterier sĂŚtter sig pĂĽ over fladen af den friske ost. Efterfølgende tilsĂŚttes bĂĽde rød kitkulturer fra ĂŚldre oste og kommercielle kulturer. Tilsammen koloniserer de ostens overflade og danner det karakteristiske rødkitlag, der modner osten udefra.
de gavnlige saltlage-mikroorganismer til at kolonisere ostens overflade, kan vi kontrollere overflademodningen, og müske ogsü hindre, at uønskede skimmelsvampe etablerer sig pü osten. Mellem mejerier er der stor forskel pü, hvordan saltlagen behandles. Nogle pasteuriserer eller mikro-filtrerer deres saltlage for at fjerne uønskede mikroorganismer, mens andre mejerier vÌrner om deres saltlages uberørthed, og kun tilsÌtter ekstra salt i ny og nÌ. Der er til gengÌld meget lidt faktuel viden om hvorledes procestekniske forhold püvirker saltlagens mikrobiologi. I forhold til, hvor detaljeret vores viden er om ostefremstilling, kan det nÌrmest virke, som om vi handler i blinde, nür det gÌlder saltlagen.
GĂŚr og bakterier er essentielle for en god ost For overflademodnede oste som fx Danbo er etableringen af funktionelle
28
InBrine projektet udforsker mejeriernes saltlager InBrine projektet vil undersøge saltlagen pü flere danske ostemejerier for at kortlÌgge, hvilke mikroorganismer der befinder sig i dybet. Ved hjÌlp af en blanding af traditionelle mikro-
42
mikroorganismer pü ostens overflade altafgørende for ostens modning og smagsudvikling. Kitlaget af gavnlige bakterier og gÌr er med til at omdanne mÌlkens bestanddele til aromastoffer. Tilmed virker kitlaget ogsü som en effektiv barriere mod vÌkst af uønskede bakterier og skimmelsvampe. Danske mejerier har en lang tradition for at vaske friske oste med rødkit fra Ìldre oste eller med kommercielle rødkitkulturer for at tilføre de gavnlige gÌr og bakterier til osten. Den endelige mikroflora pü osten stammer dels fra denne praksis, men müske ogsü fra saltlagen.
MĂ&#x2020;LKERITIDENDE 2018
NR. 22
Projektinfo En frisk batch af oste nedsænkes i saltlagen på et mejeri.
biologiske metoder såvel som nye, molekylærbiologiske metoder bliver mikroorganismerne isoleret og identificeret og senere gemt i en biobank for saltlagekulturer. Nogle mikroorganismer kan dyrkes på agarplader, mens andre er sværere at få til at vokse under laboratorieforhold. Derfor vil alt mikrobielt DNA fra saltlageprøverne blive afkodet ved hjælp af såkaldt ”high-throughput sequencing”, der kan afsløre selv meget små mængder af de tilstedeværende mikroorganismer. Siden projektet startede har vi både fundet gær, der er velkendte på Danbo ost (Debaryomyces hansenii), men også nogle saltelskende bakterier, der ellers mest er kendt fra koreanske, fermenterede fisk. De mikroorganismer, der bliver isoleret fra saltlagerne, vil blive testet for relevante teknologiske egenskaber, såsom evnen til: i) at vokse under saltlagens hårde betingelser (lave temperaturer, op til 23 % salt og lavt pH), ii) at sætte sig fast på de oste, der nedsænkes i saltlagen, og iii) at nedbryde ostens fedt og protein. Desuden skal mikro-
NR. 22
organismernes betydning for ostens smagsudvikling undersøges ved at se på de aromastoffer, der dannes, når de vokser på ost. Ligeledes vil deres evne til at hæmme skimmelsvampe blive undersøgt.
Titel: InBrine Projektleder: Lene Jespersen, Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet Projektperiode: September 2017 – august 2020 Hovedformål: At kortlægge saltlagens mikrobiologi Mejeribrugets ForskningsFond
På vej mod den optimale saltlage Med en saltlage, der indeholder gavnlige gær og bakterier, kan ostens modning bedre kontrolleres. Forhåbentlig vil projektets kortlægning af saltlagens mikrobiologi og dens interaktioner på osteoverfladen give en dybere forståelse for saltningens betydning, muliggøre udvikling af nye starterkulturer og frigøre et endnu uudnyttet potentiale for at forbedre ostens kvalitet. Tilmed kan projektet gøre os klogere på, om det er lige meget hvilken type salt, man bruger, om det nu også er gavnligt at pasteurisere eller filtrere saltlagen, eller om man tværtimod bør tilsætte bestemte gær og bakterier til saltlagen for at sikre den gode ost. Projektet er støttet af Mejeribrugets Forskningsfond gennem Mælkeafgifts-
fonden og inkluderer to kinesiske ph.d.projekter.
Resumé Forskningsprojektet InBrine vil kortlægge saltlagens mikrobiologi for at undersøge dens betydning for ostens modning og barriere mod skimmelvækst ved hjælp af dyrkningsafhængige såvel som dyrkningsuafhængige metoder. Projektet vil ligeledes undersøge mikroorganismernes evner til at vokse i saltlagen og på osten, og til at modne osten og modvirke skimmelangreb. Det forventes, at projektet vil udmønte sig i nye anbefalinger til mikrobielle kulturer til overflademodning af ost, samt viden om hvordan procestekniske forhold påvirker saltlagen. ■
MÆLKERITIDENDE 2018
43 29
Mælk og vækst
ved moderat underernæring Forskningsprojekt i Uganda skal afklare, i hvilken grad mælkeprotein og vallepermeat kan bidrage til længdetilvækst under og efter behandling af moderat underernæring.
Af Postdoc Benedikte Grenov, Hannah-Rose Pesu Jespersen, Professor Christian Mølgaard, Professor Kim Fleischer Michaelsen og Professor Henrik Friis.
Den udbredte kroniske underernæring i flere udviklingslande er præget af nedsat længdevækst og fører ikke blot til risiko for sygdom og død, men også hæmning af såvel den intelligensmæssige som den fysiske udvikling. Dermed bidrager underernæring også til at hæmme den socioøkonomiske udvikling i mange lande. Den væsentligste årsag til underernæring er en mangelfuld kost, baseret på en stivelsesholdig basisfødevare, som fx majs, og med kun lidt eller slet ingen animalske ingredienser som kød, æg, fisk og mælkeprodukter. En række studier fra både i- og ulande har vist, at komælk kan stimulere længde/højdevæksten blandt børn, og at effekten måske virker igennem forskellige hormoner som insulin, leptin
og IGF-1. En række komponenter i komælken kunne bidrage til denne effekt, fx protein, mineraler (K, Mg, P, Zn) og måske laktose. Komælk har muligvis også en gavnlig effekt på intelligensen.
Tarmfunktion og underernæring Mange studier har overraskende vist, at selv hvis man giver en god kost med tilstrækkelig energi og næringsstoffer, så vokser børnene stadig ikke, som de skal – de falder på vækstkurverne og ender med at blive for korte i forhold til deres alder. De seneste år er forskere blevet opmærksomme på, at det muligvis kan skyldes, at disse børns tarme er i en dårlig stand på grund af en kombination af dårlig ernæring og
Total proteinmængde: 10-12 energi %, heraf halvdelen fra mælk eller soja Vallepermeat
Mælkeprotein
Sojaprotein
Ca. 15 % vallepermeat
Mælkeprotein og vallepermeat N=150
Sojaprotein og vallepermeat N=150
Ingen vallepermeat (erstattes af anden kulhydratkilde)
Mælkeprotein, ingen vallepermeat N=150
Sojaprotein, ingen vallepermeat N=150
Figur 1. Forsøgsdesign. Antallet i hver celle indikerer, hvor mange moderat underernærede børn, der indgår.
14
30
MÆLKERITIDENDE 2018
uhygiejniske omgivelser. Tilstanden kaldes EED (Environmental Enteric Dysfunction) og er karakteriseret ved en affladet tarmslimhinde, som ikke effektivt kan optage næringsstoffer, og som er utæt og betændt, samt en ændret tarmflora. En forbedring af tarmens tilstand er sandsynligvis en forudsætning for, at børnene kan udnytte en ellers sundere kost.
Hvad går projektet ud på? Projektet omfatter et studie i Uganda, der undersøger, om protein og vallepermeat (laktose og mineraler) til børn med moderat, akut underernæring kan bidrage til en bedre højdetilvækst og udvikling, samt en sundere tarm. Vi vil invitere 700 børn mellem 2-5 år med moderat akut underernæring til at deltage. 600 af børnene vil gennem 24 uger dagligt få et fedtholdigt ernæringstilskud, baseret på jordnødder. Tilskuddet giver ca. 50 % af den energi de har brug for, og resten får de fra familiens kost. Der er fire grupper af 150 børn, der får forskellige ernæringstilskud, se figur 1. Halvdelen af børnene får mælkeprotein med eller uden vallepermeat, og halvdelen får sojaprotein med og uden vallepermeat.
NR. 25-26
Projektinfo: Titel: Betydningen af mælkeprotein og vallepermeat for catch-up vækst hos børn med moderat akut underernæring. Projektleder: Professor Henrik Friis, Institut for Idræt og Ernæring, Københavns Universitet Projektperiode: 2018-2020 Formål: At undersøge hvordan mælkeprotein og vallepermeat hver for sig og i kombination påvirker børn med moderat underernæring. Effekter på højdevækst, børnenes udvikling og en række markører for vækst og tarmfunktion vil blive målt. Projektet er samfinansieret med ARLA Food for Health. Mejeribrugets Forskningsfond
De sidste 100 børn vil få rådgivning, blive fulgt tæt og dermed afspejle den normale udvikling hos børnene i området. De vil om nødvendigt blive tilbudt behandling, og efterfølgende vil de også få et ernæringstilskud. Den individuelle og kombinerede effekt af mælkeprotein og/eller vallepermeat vil blive undersøgt mht. højdetilvæksten, målt meget præcist med en knæhæl-måler, og hormoner af betydning for væksten vil blive målt. Desuden vil effekten på barnets udvikling blive bedømt, samt effekten på en lang række markører for tarmens funktion og sundhed. Studiet vil blive gennemført af vores forskningsgruppe i international ernæring på Institut for Idræt og Ernæring, Københavns Universitet i samarbejde
NR. 25-26
med forskere og børnelæger på Mulago Hospitalet og Makerere Universitet i hovedstaden Kampala, i Uganda. Børnene vil blive rekrutteret i slumområder i og omkring Kampala. Perspektivet for forskningen er, at vi kan påvise, i hvilken grad mælkeprotein og vallepermeat kan bidrage til længdetilvækst under og efter behandling af moderat underernæring, den såkaldte catch-up vækst. Og om effekten helt eller delvist skyldes, at mælkekomponenterne hjælper til at genskabe en normal og sund tarm. ■
RESUMÉ Underernæring, der reducerer højdevækst hos børn og påvirker fysisk og mental udvikling, er stadig en udfordring i mange lavindkomst lande. Effekten af ernæringsinterventioner er lavere end forventet. Dette kan måske forklares af dårlig tarmfunktion, der reducerer virkningen af høj-kvalitets ernæring. Vi vil gennemføre et studie blandt børn med moderat akut underernæring, for at undersøge uafhængige og kombinerede effekter af mælkeprotein og vallepermeat på højdevækst, tarmfunktion og udvikling.
MÆLKERITIDENDE 2018
15 31
Mælkeritidende er et medlemsblad for hhv. Foreningen af mejeriledere og funktionærer og Dansk Mejeriingeniør Forening og udkommer hver 14. dag med nyheder fra mejeribranchen, foreningslivet, forskningen og den internationale mejeriverden.
Gennem mere end 75 år har Danmarks Mejeritekniske Selskab arbejdet for at fremme den mejeritekniske forskning og oplysning samt anvendelsen af forskningens resultater til gavn for mejeirbrug og andre virksomhedsområder, som har relationer til mejeribruget.
Læserkredsen spænder vidt fra mejeriernes og mejeriselskabernes ledere og øvrige medarbejdere, mejeriingeniører og mejeriprocesteknologer i ind- og udland til ansatte ved mejeribrugets organisation, medarbejdere ved universiteter samt øvrige mejeriforsknings- og uddannelsesinstitutioner mv. UPDATE Vi opdaterer dagligt Mælkeritidendes hjemmeside med relevante nyheder, og to gange ugentligt udsender vi via mail Mælkeritidendes UPDATE - et nyhedsbrev, som sammenfatter de væsentligste begivenheder og nyheder i branchen. Du kan tilmelde dig på www.maelkeritidende.dk Danish Dairy & Food Industry En gang årligt udgiver Mælkeritidende det internationale engelsksprogede tidskrift ”Danish Dairy & Food Industry...worldwide”. Hvert år sættes der fokus på et bestemt tema. I 2019 er temaet ”Boost the dairy industry by new technologies and methods”.
unt Paramoy Qualit
Danish Dairy & Food Industry udkommer i ca. 9000 eksemplarer og sendes gratis rundt i hele verden.
uction od Prodsis • Ingredients ry & Fo aly
DaiRevi • Hygiene • An singtaliz portation Proces nsg Dai Cuing • Train ry: Packag stomiz ed Pro ducts
- Green
Techn olog y
Møder, foredrag og seminarer Hvert år gennemføres en lang række velbesøgte møder, foredrag og seminarer. Bliv medlem! Et personligt medlemskab koster kun 350 kr./ år + moms og er sparet ind allerede ved deltagelse i et enkelt seminar. Bliv firmasponsor! Ved at blive sponsor for Danmarks Mejeritekniske Selskab er jeres firma med til at støtte afholdelse af mejerifaglige arrangementer og faglig opkvalificering af branchens ansatte. Der findes tre forskellige sponsorpakker, som du kan læse mere om på vores hjemmeside. Vores sponsorer: Guld
www.maelkeritidende.dk
I samarbejde med Mejeribrugets ForskningsFond (MFF) og Mælkeritidende har Danmarks Mejeritekniske Selskab fået mulighed for at sponsere en samlet årlig udgivelse af forskningsartikler, der udarbejdes i forbindelse med de forskningsprojekter, som MFF yder støtte til og som Mælkeritidende publicerer. Et sådan sponsorat giver selskabet mulighed for at medvirke til formidling af mejeriteknologisk forskning og viden til gavn for dansk mejeribrug, hvilket netop er kernen i selskabets aktiviteter og formål. Alle medlemmer af Danmarks Mejeritekniske Selskab får tilsendt et eksemplar af udgivelsen og så længe lager haves kan andre interesserede rekvirere et gratis eksemplar via mail til dms@maelkeritidende.dk
Sølv Bronze
integra2r
Hvad er Mejeribrugets ForskningsFond? Mejeribrugets ForskningsFond (MFF) er en erhvervsdrivende fond oprettet af Mejeriforeningen i 1990. MFF, der har til huse i Agro Food Park i Skejby, administreres af Landbrug & Fødevarer. MFF tager initiativ til og koordinerer grundlagsskabende mejeriforskning i tæt samspil mellem mejeriindustrien og bl.a. universiteterne, hospitalerne og følgeindustrien. Projekterne er prækompetitive af natur og understøtter forskningsbaseret innovation i mejerivirksomhederne og dermed også, at mejerierne kan forbedre deres konkurrenceevne.
Dette sæ rtryk er spon sore Danma rks Mej t af eritekni ske Selskab
Målet med at støtte mejeriforskning er også at sikre relevant, forskningsbaseret undervisning af fremtidens kandidater, herunder mejeriingeniører, samt sikre uddannelse af ph.d.er og postdocs af relevans for mejeriindustrien. Mejeriindustrien er overbevist om, at et stærkt og dynamisk mejeriforskningsmiljø giver næring til stærke kandidatuddannelser, ph.d.- og postdoc-forløb, der også i fremtiden er attraktive for de unge, og som sikrer erhvervets rekrutteringsgrundlag. MFF’s forskning fokuserer på fire hovedområder: • Fødevaredesign, teknologi & bioteknologi • Fødevaresikkerhed & analyser • Sundhed & ernæring • Fødevarehjælp & bedre fødevarer til flere Tildelingen af midler sker på baggrund af indkaldelse af interessetilkendegivelser. De indsendte forslag vurderes ud fra deres erhvervsmæssige relevans og forskningsmæssige kvalitet. MFF består af en bestyrelse samt et sekretariat. Bestyrelsen er sammensat af 13 medlemmer fra mejeriindustrien og de danske universiteter. Bestyrelsen fastlægger den strategiske retning for fonden, hvilket udmøntes i strategien og det årlige opslag efter interessetilkendegivelser. Sekretariatet faciliterer – i tæt samarbejde med forskerne – en effektiv gennemførelse af de støttede projekter samt sikrer, at resultaterne kommunikeres ud til de relevante interessenter. Der lægges stor vægt på formidling af resultaterne. Det sker via møder, MFF’s hjemmeside, Mejeriforskningens Dag samt via videnskabelige og populærvidenskabelige artikler, bl.a. i Mælkeritidende. MFF initierer årligt forskningsprojekter med et samlet tilskud på ca. 12-15 mio. kr. Det sker dels via fondens egne midler og dels via ansøgning til Mælkeafgiftsfonden og Mejerirationaliseringsfonden. MFF bidrager med op til halvdelen af finansieringen. Den anden halvdel skal ansøger selv fremskaffe, og her kan midlerne komme fra eksterne, offentlige og private tilskud, bidrag fra deltagende virksomheder og/eller forskningsinstitutioner. Se desuden MFFs hjemmeside: www.mejeri.dk/forskning
Artikelsamling fra Mejeribrugets ForskningsFond bragt i Mælkeritidende 2018