Katalog Specialeprojektideer

Transkript

1 Katalog Specialeprojektideer Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Institut for Fødevarekvalitet Kontaktperson: Aase K. Sørensen, tlf

2 Side Frisk frugt og grønt: Metaboliske forandringer i frisk frugt og grønt efter høst 3 Bioaktive naturstoffer: Undersøgelse af indholdet og udbredelsen af bioaktive polyacetylener af falcarinoltypen i vegetabilske fødevarer 4 Kød: Interaction between different proteolytic enzyme systems in meat 5 Kernemagnetiske resonansstudier i fødevareforskning 6 Er det muligt at omdanne muskelceller til fedtceller? 7 Undgå kastration af grise brug cikorie! 8 Mælk: Kvalitetsforringende enzymer og proteolyse i mælk med forskelligt celletal 9 Klumper i mælk sammensætning og årsager 10 Stabilitet af lipider i økologisk mælk 11 2

3 Forslag til specialeprojekter af 1 års varighed inden for: Kvalitet af frisk frugt og grønt: Metaboliske forandringer i frisk frugt og grønt efter høst Den danske forbruger efterspørger i stigende grad frisk frugt og grønt og produkter heraf, der har en høj gastronomisk kvalitet og er spiseklare eller klar til direkte brug i sandwichs, salater og forskellige varme retter. Denne form for forarbejdning stiller meget store krav til fødevareindustrien og distributører af disse produkter. Frugt og grønt er levende, hvilket bevirker at produkterne gennemgår forskellige biologiske processer efter høst, der ændrer kvaliteten. Mange af disse processer er temperaturafhængige, men selv under optimale opbevaringsforhold er det vanskeligt at bevare en høj gastronomisk kvalitet i frisk frugt og grønt. Ved at pakke frisk frugt og grønt i folie er det muligt at bevare produkternes oprindelige kvalitet i længere tid end hvis de blev opbevaret uden folie ved samme temperatur. Dette skyldes, at folien og produktet i fællesskab ændrer på luftens indhold af ilt og kuldioxid som så nedsætter de biologiske aldringsprocesser. Men dette er kun tilfældet, hvis foliens fysiske egenskaber matcher produktets behov for ilt og kuldioxid. Hvis gennemtrængeligheden af ilt og kuldioxid i folien er for høj i forhold til produktets behov, mister produktet smag og sundhedsbetydende stoffer. Omvendt bliver produktet surt, hvis gennemtrængeligheden af ilt og kuldoxid er for lav i forhold til produktets behov. Formålet med dette speciale er at karakterisere flygtige indikatorstoffer i frisk frugt og grønt, som påvirkes af ændrede ilt og kuldioxidkoncentration at undersøge stoffernes betydning for gastronomisk kvalitet at udvikle en hurtigmetode til kvantificering af stofferne Vi kan tilbyde et speciale af et års varighed, hvor fokus er rettet på opsamling, identificering og kvantificering af potentielle flygtige stoffer fra frisk frugt og grønt opbevaret under forskellige iltog kuldioxidforhold. Danmarks JordbrugsForskning råder over metoder til dynamisk headspaceopsamling, termisk desorption samt analytisk og strukturopklarende kromatografiske metoder (GC- FID, GC-MS). Mere information om dette speciale fås ved henvendelse til seniorforsker Merete Edelenbos, Aarhus Universitet, Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Institut for Fødevarekvalitet, Forskningscenter Årslev, merete.edelenbos@agrsci.dk, tlf

4 Forslag til specialeprojekter af 1 års varighed inden for: Bioaktive naturstoffer Undersøgelse af indholdet og udbredelsen af bioaktive polyacetylener af falcarinol-typen i vegetabilske fødevarer Polyacetylener af falcarinol-typen er meget interessante bioaktive stoffer i grøntsager, der tilhører skærmplantefamilien så som gulerødder, selleri, bladselleri og persille etc. Disse polyacetylener har vist immunstimulerende og anti-inflammatorisk effekt og en forebyggende effekt mod udvikling af hjerte- karsygdomme og ikke mindst kræft. Disse stoffer anses derfor som vigtige i forhold til at kunne forklare nogle af de sundhedsgavnlige effekter af grøntsager fra skærmplantefamilien. Der er kun lavet meget få undersøgelser om udbredelsen af polyacetylener af falcarinol-typen i grøntsager og det er derfor vigtigt at få bestemt indholdet og variationen af disse stoffer i de nævnte grøntsager for at kunne bestemme det daglige indtag af disse forbindelser. Endelig vil det være yderst interessant om nogle af disse grøntsager indeholder nye polyacetylener med endnu ikke klarlagt biologisk aktivitet. Vi kan derfor tilbyde et speciale, hvor en lang række grøntsager fra skærmplantefamilien undersøges for indhold af bioaktive polyacetylener samt evt. isolering og identifikation af nye polyacetylener. Polyacetylener kvantificeres i planteekstrakter vha. analytisk HPLC og isoleres ved kolonnekromatografi og præparativ HPLC og identificeres ved 1D- og 2D-NMR og massespektrometri. Mere information om dette speciale kan fås ved henvendelse til seniorforsker Erik Larsen, Aarhus Universitet, Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Institut for Fødevarekvalitet, Forskningscenter Årslev. erik.larsen@agrsci.dk, tlf

5 Kød: Interaction between different proteolytic enzyme systems in meat a hypothesis generating study Natural occuring proteases in muscles are important for the tenderization process in meat, even though their original function are in the regulation of protein turnover in the living muscle. The Ca 2+ dependent calpain system is suggested to initiate the protein degradation in vivo and post mortem tenderisation, but also other proteases seems to be involved in the degradation of muscle proteins post mortem, such as the lysosomal cathepsins and the proteasome complex. Recently we presented results that indicate a sequential degradation of the structural proteins post mortem, where the calpains initiates the disruption and destabilisation of the myofibrillar structure, and thereby allows the proteasome complex to act. However, the interaction between the proteolytic enzyme systems is not described in detail. The different enzymes has very different ph optima, which is very decisive for the post mortem protease activities in meat, and the interaction between the calpain system, the proteasome complex and the cathepsins should therefore be characterised with ph as one of the variables. Purpose: Characterisation of the hydrolysates formed after enzymatic hydrolysis of muscle proteins by the calpains found in meat Characterisation of the hydrolysates formed after enzymatic hydrolysis of muscle proteins by the proteasome complex Characterisation of the hydrolysates formed after enzymatic hydrolysis of muscle proteins by the cathepsins Quantification of the release of peptides from o the calpain digest o the protasome digest o the cathepsins digest o the calpains + the proteasome + the cathepsins digest Generate hypothesis for possible interactions between proteolytic enzymes involved in post mortem tenderisation of meat Methods: Characterisation/quantification of the hydrolysates is performed by: LC-MS (ES) MALDI TOF-TOF SDS page Western blotting Place: Dept. of Food Science, The Faculty of Agricultural Sciences, University of Aarhus Contact: Senior scientist Margrethe Therkilsen, , Margrethe.Therkildsen@agrsci.dk Scientist Trine Kastrup Dalsgaard, , Trine.Dalsgaard@agrsci.dk 5

6 Kernemagnetiske resonansstudier i fødevareforskning Kernemagnetisk resonans (NMR) er en spektroskopisk metode, hvor kernernes magnetiske egenskaber udnyttes til at opnå information om fysiske og kemiske karakteristika. Således kan NMR for eksempel anvendes til at kigge på vandfordeling eller til at studere fedtkrystallisation i fødevarer. Stofsammensætningen i blod og urin kan også analyseres ved hjælp af NMR, og således kan NMR også bruges til at undersøge hvordan kroppen reagerer på indtagelse af forskellige fødevarer. Der er mange anvendelsesmuligheder af NMR og i projektet vil der både være mulighed for at undersøge dynamiske processer i fødevarer og at udvikle nye metoder til at undersøge fødevarer. Alt afhængig af dine interesser vil vi meget gerne skrue et projekt sammen der passer til dig. Eksempler på projekter: Dynamiske processer i fødevarer: Vandfordeling i kød under frysning og manipulering af vands frysepunkt i kød ved salttilsætning. Påvirkning af mælkefedts krystallisationens temperatur ved tilsætning af forskellige komponenter. Undersøge de biokemiske effekter når man fodrer grise med gulerødder. NMR metoder Udvikling af metoder til detektion af strukturgivende polymerer i grøntsager og deres relation til sensorisk kvalitet. NMR-baseret hurtigmetode til kvantificering af plantemetabolitter Udvikling og anvendelse af to-dimensionelle NMR metoder. Kontakt: Seniorforsker Hanne C. Bertram, , HanneC.Bertram@agrsci.dk, eller forsker Morten Rahr Clausen, , MortenR.Clausen@agrsci.dk. 6

7 Er det muligt at omdanne muskelceller til fedtceller? Den fedt, der findes i musklerne, kaldes for intra-muskulært fedt (IMF). IMF har stor betydning for kødets sensoriske kvalitet. I den lange rygmuskel (kotelet) er indholdet af fedt kun 1,6 %. For at være optimalt for smag skal kødet indeholde 1,8 %, hvorimod 3,0 % giver optimal mørhed. IMF findes i forskellige puljer i musklerne. Ca. 0,5 % findes i membranerne, 0,9 % findes i fedtceller mellem fibrene og de resterende 0,2 % findes i muskelfibrenes sarcoplasma som fedtdråber. De eksisterende metoder til forøgelse af IMF er omkostningstunge. Men helt ny forskning tyder på, at det er muligt at omdanne satellitceller til fedtceller in vitro. Hvis det også kan lade sig gøre in vivo kan vi øge mængden af intra-muskulært fedt og dermed forbedre kødets smag og mørhed. Satellitceller er udifferentierede muskelceller, som har betydning for vækst og reparation af beskadiget muskelvæv. Et stort antal undersøgelser viser, at det er muligt at omdanne satellitceller til fedtceller i kultur. Dette kaldes af nogle for trans-differentiering. Dette kræver, at satellitcellerne dyrkes i et adipogent medium enten alene eller sammen med såkaldte PPAR-γ agonister. Foruden at være en transkriptionsfaktor tilhører PPAR-γ en familie af nucleare hormon receptorer, som styrer udviklingen af fedtceller. Da PPAR-γ er en receptor, skal der ske en binding mellem en agonist og PPAR-γ før sidstnævnte aktiveres. Muskelceller indeholder PPAR-γ, men på et lavere niveau end i fedtceller. Syntetiske PPAR-γ agonister er kommercielt tilgængelige. Formålet med denne master opgave er at undersøge forskellige PPAR-γ agonisters evne til at transdifferentiere satellitceller til fedtceller. Metoder: Du vil komme til at isolere og arbejde med satellitceller i kultur. Du vil komme til at behandle cellerne med PPAR-γ agonister. Du vil ligeledes komme til at arbejde med farvning for fedtceller (Oil-o-Red) for at kunne fastslå om satellitcellerne er blevet til fedtceller. For at følge reguleringen af trans-differentiering skal du ligeledes bestemme aktiviteten af gener, der styrer differentiering af satellitceller til fedtceller. Når du har fået samlet dine data skal du lære at teste dem statistisk. Publicering: udover at du skal skrive et speciale over dine opnåede resultater, tilbydes du også at være med til at skrive en videnskabelig artikel med de opnåede resultater. Master-thesis Henvendelse: Forskningsprofessor Niels Oksbjerg, Niels.Oksbjerg@agrsci.dk

8 Undgå kastration af grise brug cikorie! I Danmark produceres årligt ca. 25 millioner svin, hvoraf millioner er hangrise, der kastreres uden bedøvelse indenfor de første 2 til 7 dage af deres liv. Grunden til, at de kastreres, er at man derved undgår at grisen ved slagtning har udviklet ornesmag og lugt. Ornesmagen skyldes to kemiske stoffer nemlig skatol og androstenon. Skatol produceres i tarmen på grisen og optages i blodbanen og nedbrydes i leveren af enzymer (cytochrom P450). Androstenon produceres i grisens testikler og nedbrydes også i leveren. Problemet med ornesmag opstår, hvis nedbrydningen ikke er stor nok. Androstenon har en hæmmende effekt på skatol-nedbrydningen og derfor bruger man kastration som et våben i kampen mod ornesmag. Planten cikorie har vist sig, iblandet fodret, at være effektiv til at mindske den mængde skatol, der bliver dannet i tarmen, og derved den mængde der optages i grisen. Vi har endvidere grund til at tro, at cikorie har langt flere gavnlige effekter, nemlig ved at øge mængden og aktiviteten af skatol og androstenon-nedbrydende enzymer. Formål: Undersøge cikories påvirkning på mængden og aktiviteten af specifikke cytochromer i leveren hos grise. Metode: Udsætte leverceller dyrket i laboratoriet for forskellige ekstrakter af cikorie og undersøge cytochromernes respons. Til at undersøge enzymmængden bruges Western blotting, mens enzymaktiviteten undersøges ved brug af specifikke substrater. Sted: Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Forskningscenter Foulum, Institut for Fødevarekvalitet, Blichers Allé 20, Postboks 50, 8830 Tjele. Institut for Fødevarekvalitet har ca. 10 speciale- og ph.d.-studerende, som alle vægter det sociale såvel som det faglige højt. Der er bl.a. et årligt seminar, som alle specialestuderende tilbydes at deltage i, og uformelle frokostmøder. For mere information kontakt: Ph.d.-studerende Martin Krøyer Rasmussen, Tlf , Martink.rasmussen@agrsci.dk Forskningsleder Bo Ekstrand. Tlf , Bo.Ekstrand@agrsci.dk. 8

9 Mælk: Kvalitetsforringende enzymer og proteolyse i mælk med forskelligt celletal Formål: At identificere kvalitetsforringende enzymer og proteolyseprodukter i mælk med forskelligt celletal. Baggrund: Der findes en række proteolytiske enzymer i mælk, der kan nedbryde mælkens proteiner. Det er en ønsket proces under f.eks. ostemodning, mens det er uønsket i den rå mælk og i ostemælk, da det kan medføre en forringet holdbarhed af mælk, lavere osteudbytte og påvirke produktkvaliteten. Man kender en del af disse kvalitetsforringende enzymer, men ikke alle er identificeret. For en del af disse ved man, at indholdet og aktiviteten af enzymerne stiger i mælken ved stigende celletal, og dermed er associeret med yversundheden. På koniveau kan der mellem forskellige kirtler være stor forskel på både celletallet og sammensætningen af de celler, som celletallet dækker over. Ved at karakterisere hvilke nedbrydningsprodukter, der er dannet i mælken fra forskellige kirtler, kan man pege på hvilke enzymer, der har været ansvarlige, og dermed vurdere sammenhæng mellem celletal, yversundhed, specifikke enzymer og mælkekvalitet. Indhold: Proteolyseprodukter karakteriseres i mælk med forskelligt celletal ved brug af LC MALDI spotting. Ved brug af kapillar HPLC fraktioneres peptider fra mælk og spottes direkte på target til MALDI-TOF massespektrometri. Ved MS kan disse peptider identificeres, og ved databasesøgninger også hvorfra de er dannet. Gennem identifikation af spaltningssteder kan der kommes med forslag til hvilke kvalitetsforringende enzymer, der har været på spil. Der kan endvidere anvendes proteomanalyse til karakterisering af mælkens proteinkvalitet ved forskelligt celletal ved analyse af proteinnedbrydningen gennem proteinseparation på to-dimensionelle geler, udpegning af hot-spots og identifikation af proteiner og fragmenter ved MALDI-TOF. Resultatet bruges til at pege på betydningen af celletal for mælkens sammensætning og proteinnedbrydning. De kvalitetsforringende enzymer i mælk med forskelligt celletal kan endvidere karakteriseres ved enzymatiske tests, immunoblots, og nye enzymer søges identificeret ved integration af antistof-teknikker med MALDI-TOF massespektrometri. Sted: Institut for Fødevarekvalitet, Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Aarhus Universitet, Forskningscenter Foulum. Henvendelse: Seniorforsker Lotte Bach Larsen, Institut for Fødevarekvalitet, tlf , lottebach.larsen@agrsci.dk. 9

10 Klumper i mælk sammensætning og årsager Formål: At belyse sammensætningen af klumper, der er dannes i mastitismælk med henblik på at identificere de mekanismer, der ligger bag, og dermed kunne udvikle sensorer, der kan frasortere denne type af mælk i malkerobotter. Baggrund: I forbindelse med mastitis dannes der ofte klumper og flager i mælken. Dannelsen af disse er et resultat af en ændret mælkesammensætning ved mastitis. Der sker en stigning i antallet af leucocytter, og andelen af valleprotein stiger, herunder også mængden af immunoglobulin. Også forholdet mellem frit og micel-bundet kasein forskydes mod en større andel af frit kasein. Ligeledes stiger en række af mælkens enzymer, bl.a. de proteolytiske, og dermed stiger proteolysen af kaseinerne i denne type mælk. Der kan være flere årsager til dannelsen af klumper og flager i mastitismælk. Det kan f.eks. skyldes agglutinering af immunoblobulin, valleprotein og fedtkugler, men også proteolyse af kaseinerne med efterfølgende aggregering er en mulighed. Det er påvist, at der findes para-κ-kasein i visse typer af mastitismælk: det fragment, der dannes fra κ-kasein i forbindelse med ostefremstilling efter tilsætning af chtymosin eller osteløbe. Det er ligeledes vist, at nogle af de enzymer, der stiger i mælk i forbindelse med mastitis, er i stand til naturligt af spalte κ-kasein på denne måde. Det er derfor nærliggende at forestille sig, at mælkens enzymapparat kan spille en rolle i dannelsen af disse uønskede klumper og flager, men i hvor høj grad det sker, er ukendt på nuværende tidspunkt.. Mælk, der er visuelt forandret skal frasorteres under malkningen, da det ikke må leveres til mejeriet. Traditionelt har man anvendt den visuelle bedømmelse af formælk, men i forbindelse med indførelsen af malkerobotter (automatisk malkning, AMS) er det blevet tvingende nødvendigt af finde alternativer til den visuelle bedømmelse. Projektet er derfor en del af et større projekt, hvor formålet på længere sigt er at opstille målealgoritmer for forandret mælk, og dermed at kunne fremstille sensorer, der med større nøjagtighed end i dag kan frasortere forandret mælk. Projektet udføres i samarbejde med forskere fra Institut For Husdyrsundhed, Velfærd og Ernæring og fra Institut for Jordbrugsteknik. Indhold: Den overordnede sammensætning (fedt, protein og laktose) af forskellige typer af klumper bestemmes ved forskellige metoder. Klumperne isoleres fra mælk fra dyr på forskellige infektionsstadier. Klumperne inddeles efter om de hovedsageligt består af fedt eller protein. Derefter bestemmes deres detailsammensætning ved brug af forskellige metoder, som GC-MS og state-of-the-art proteomicsmetoder. Klumpernes sammensætning analyseres ved 2- dimensionel gel elektroforese, samt ved multidimensionel kapillar HPLC af proteiner og peptider. Begge metoder er koblet op på proteindetektion ved brug af massespektrometri. Endvidere skal der anvendes forskellige assays til detektion af proteolyse og proteolytiske enzymer. Det kan også komme på tale at anvende immunologiske metoder til detektion af enzymer. Sted: Institut for Fødevarekvalitet, Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Aarhus Universitet, Forskningscenter Foulum. Projektet udføres i samarbejde med forskere fra andre institutter ved DJF. Henvendelse: Seniorforsker Lotte Bach Larsen, Institut for Fødevarekvalitet, tlf , lottebach.larsen@agrsci.dk. 10

11 Stabilitet af lipider i økologisk mælk Et kendetegn ved økologisk drikkemælk er fedtklumper/flødelag i toppen af kartonen. Disse klumper består af fedtkugler som er bundet sammen af et proteinkompleks kaldet agglutininer. Disse proteiner sikre at fedtet kan fordeles jævnt ved omrystning af mælkekartonen, hvilket er ønskeligt for forbrugeren. Ved for hård varmebehandling af mælken vil agglutinin blive denatureret og i stedet vil der dannes noget faste membranbindingerne mellem fedtkuglerne, som ikke kan brydes ved omrystning, og derved opnås et uønsket produkt. Der findes ikke meget viden om hvorledes disse agglutiner påvirkes af koens race og fodring. Projektet vil især fokusere på karakterisering af agglutininer og mælkefedtkugler ved hjælp af Confocal skannings laser mikroskopi. Dette projekt vil blive del af det økologiske projekt Ormilkqual, således at der kan modtages mælkeprøver herfra. Fodringsbehandlingerne omfatter afgræsning eller ensilage med forskellige bælgplanter eller urter. Desuden vil forskellige varmebehandlingsmetoder indgå. De anvendte analysemetoder til at karakterisere og kvantificere aggultinin vil være Confocal skannings laser mikroskopi, DSC, Laser light scattering og evt. Maldi-TOF Sted: Institut for Fødevarekvalitet, Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Aarhus Universitet, Forskningscenter Foulum. Henvendelse: Seniorforsker Lars Wiking, lars.wiking@agrsci.dk, tel: