Røntgen og 3D-modeller skal forhindre madspild og grå chokolade

Røntgen og 3D-modeller skal forhindre madspild og grå chokolade

Jens Risbo stående ved siden af den opstilling hos Swiss Light Source i Schweiz, som fokuserer røntgenstråler og holder prøven. Foto: Mikkel Schou Nielsen

For første gang har danske forskere skabt et 3D-billede af fedt- og proteinstrukturer, som kan hjælpe fødevareindustrien til hurtigere produktudvikling og bedre kvalitet.

Fløde tilsat emulgator. Flødesystemet er en god model at bruge, da det repræsenterer en bredere gruppe af fødevaresystemer. Foto: Merete Bøgelund Munk

Når chokolade bliver grålig eller hvid, kan det skyldes flere ting. Måske har chokoladen været udsat for varme eller kulde, eller måske er ingredienserne ikke blevet tempereret på en måde, der har skabt et stabilt gitter af fedt.

Fænomenet kaldes ’blooming’, og at forhindre dette fuldstændig som chokoladeproducent er meget svært og betyder, at slutproduktet kan risikere at skulle kasseres.

At kunne se fødevaren fra alle ledder og kanter giver et mere komplet billede. (Computerbillede af Thomas Nissen)

Men måske kan chokoladen reddes, inden det går så galt. For redskaberne til at forstå fødevareluner så godt, at de kan styres, er på vej, og en gruppe forskere fra Københavns Universitets Institut for Fødevarevidenskab samt Niels Bohr Institutet har taget første skridt mod denne øgede kontrol af fødevarers konsistens og foranderlighed.

Læs også: Højteknologisk chokoladelaboratorium dufter sødt af vækst

Antallet af elektroner afslører de forskellige fødevarekomponenter. (Illustration: Mikkel Schou Nielsen)

Det fortæller lektor Jens Risbo, som sammen med bl.a. sine kolleger Merete Bøgelund Munk og Mikkel Schou Nielsen har skabt et 3D-billede af netværkene i et flødelignende produkt med det formål at få fuldt overblik over en fødevares tredimensionelle opbygning.

»Dette er starten på at forstå tekstur og på at kunne forudsige, hvordan fødevarer opfører sig, hvis de bliver udsat for f.eks. tid, varme eller rystelser,« siger Jens Risbo.

Foto taget inde i Swiss Light Source-bygningen. Man kan se en del af den ring, som elektronerne suser rundt i, og som er afskærmet af betonelementer. Foto: Paul Scherrer Instituttet

Gruppen har som de første benyttet synkrotonen Swiss Light Source i Schweiz med det formål at se ind i fødevarer, og som objekt havde de medbragt en emulsion af palmekerneolie i vand.

Læs også: Dansk kakaofirma vil give os himmelske chokoladeoplevelser

Ren geometri

At netop et fedtstof blev valgt, skyldes, at fede mælke- eller olieprodukter er grundelementer i en lang række konsistensafhængige produkter såsom ost, is og chokolade, og derfor var det et godt sted at starte, fortæller Jens Risbo.

Hidtil har man kun kunnet se strukturen af det skærebare fødevaresystem som et todimensionelt mikroskopibillede, der giver et billede af overfladen og området lige under. (Mikroskopibillede: Merete Bøgelund Munk)

Efter kraftig bestråling af røntgenkilden kunne forskergruppen få blik for elektrontætheden i prøven og se tydeligt, hvad der f.eks. var vand og fedt. Men de kunne også se, at 98 procent af alle fedtpartiklerne i emulsionen hang sammen i et 3D-netværk.

»Kan man se de præcise netværker, ved man også, hvordan man kan konstruere og ændre dem og begynde at beregne netværkenes styrke. Det svarer til, når man beregner, hvornår en bjælke vil knække i et hus – det er ren geometri. Det er netværket styrke, når det deformeres og nedbrydes under spisningen, der afgør en fødevares konsistens,« siger Jens Risbo.

Læs også: Forskere i åbent opgør om vores mad

Kontrol over konsistensen

Han giver som eksempel, at mange arbejder med flødeskum, som er bygget op af luftbobler og fedtkugler, der gør skummet stabilt. Når man pisker fløde til skum, arrangerer man dette netværk, men vil man styre konsistensen, så den ikke ændres over tid eller under transport, skal man måske teste en masse emulgatorer.

På samme måde vil det kunne bidrage til flere fedtfrie produkter, eller produkter hvor animalsk fedt kan byttes ud med den flydende fra planteriget, hvis udviklerne får bedre værktøjer til at studere og visualisere strukturen og netværkerne, siger Jens Risbo.

Han mener, at produktudviklere sparer meget tid ved at kunne se præcist, hvordan netværket opfører sig ved forskellige tilsætninger.

Det sammenhængende fedtnetværk - 3D-printet i gul plast. Det, at man kan betragte og holde strukturen i hånden, giver en god forståelse af netværkets geometri. (3D-print ved Mikkel Schou Nielsen) Foto: Jens Risbo

Læs også: NMR-spektroskopi afslører fupfødevarer

Vil løse gåden om chokoladen

Det lidt upraktiske ligger så i, at der skal en meget kraftig røntgenstråle til, som ikke er let tilgængelig. Men Jens Risbo mener, at det inden for en overskuelig årrække bliver muligt at udvikle teknikker, der gør det muligt at bringe en egnet røntgenkilde ind i laboratorierne.

Og ellers vil forskerne kunne få tid ved den kommende synkroton på Max IV-anlægget i Sverige, vurderer han.

Selv arbejder han ufortrødent videre på at aflure flere fødevarer, og især chokoladen står som den helt store uløste gåde.

»Min drøm er at løse chokoladens mysterium og publicere resultaterne i Nature. Det har altid været et stort mysterium, hvordan krystallerne i chokolade sidder i forhold til hinanden, og hvor mange typer fedtkrystaller der egentlig findes,« siger han og fortsætter:

»I dag kender man kun chokoladens krystallinske egenskaber som et slags 'gennemsnit' af alle fedtkrystaller og ikke på individuel basis. Kan vi få denne nye information, kan vi måske hjælpe industrien af med ’blooming’-problemet eller lave nye typer af chokolade, men det ligger nogle år ude i fremtiden,« vurderer Jens Risbo.

Se 3D-opbygningen nedenfor (Computeranimation: Thomas Nissen):

slicing from Mediehuset Ingeniøren on Vimeo.

Kommentarer (0)