Mælks fysisk-kemiske egenskaber - I en forskers (biofysikers) perspektiv

Relaterede dokumenter
Teknisk Gymnasium Silkeborg - Arla Produktion af mejeriprodukter. Smil(e) Workshop d. 17.april i NVH

Oste-kemi. Størstedelen af proteinerne i mælken findes som små kugleformede samlinger, kaldet miceller.

Kapitel 04 Mælk og mejeriprodukter; fugleæg; naturlig honning; spiselige produkter af animalsk oprindelse, ikke andetsteds tariferet Bestemmelser

I dette kapitel beskrives fremstillingen af konsummælk, surmælksprodukter og oste. Smør beskrives i kapitlet om fedtstoffer.

Ostningsprocessen. Den udfældede ostemasse har en lidt grynet og kaldes Kvark (Knapost), Skørost og Rygeost.

Se ind i maden. Når vi beskriver madens smag, er det ofte en

Workshop - Feta / Brie

Højopløst mikroskopi til karakterisering af partikeloverflader

Bekendtgørelse om mælkeprodukter m.v.1)

Hjemmelavning af oste

Bekendtgørelse om mælkeprodukter m.v. 1)

Gymnasium. Osteproduktion. Viden

STUDERENDES BAGGRUNDSLÆSNING TIL EKSPERIMENT A: NATURLIGE NANOMATERIALER

Lær med mælk Spændende opgaver til natur/teknik på mellemtrinnet

MÆLK OG MÆLKEPRODUKTER

Fedt -det gode, det onde og det virkelig grusomme. Mette Riis, kostvejleder, fitnessdk Slagelse 2. okt. 2008

Kapitel 04 Mælk og mejeriprodukter; fugleæg; naturlig honning; spiselige produkter af animalsk oprindelse, ikke andetsteds tariferet Bestemmelser

Fysikken bag hverdagens materialer.

Mikrobiologiske og kemiske forandringer i rødkitost

Grundskole. Livets kemi. Viden

Eksamensopgaver i kemi b uden bilag (med forbehold for censors godkendelse)

Lær med mælk Sjove opgaver til natur/teknik i indskolingen

Grundskole PRODUKTION AF MOZZARELLA. Lærervejledning SIDE 1

STUDERENDES ØVELSESARK TIL EKSPERIMENT A: NATURLIGE NANOMATERIALER

UD SKO LING LOMA UD SKO LING LOMA UNDER VISNING SUND UNDERVISNING LOMA MAD CASE SUND LOMA-MAD OG PROTEINER

Hjemmelavet ost. Hvis man ikke har prøvet det før, kan det måske være lidt svært at overskue at gå igang med at lave sin egen hjemmelavede ost, så...

Tjek mayonnaisen! Hvordan virker en emulsion?

Brugsvejledning for dialyseslange

Grundlæggende egenskaber for vand og fedt

Redegør for opbygningen af uorganiske molekyler. Kom bl.a. ind på:

Analyse af proteiner Øvelsesvejledning

Fremtidens supermæ lk

Klare MÅL. Naturfag F/E

Undervisningsbeskrivelse

ARLA - DIN PROFESSIONELLE MEJERIPARTNER PÅ LAKTOSEFRI

Side 1 af 8. Undervisningsbeskrivelse. Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser. Termin. Maj 2013.

Ved. Formand Hans Henrik Lund, Mejeribrugets ForskningsFond

Madkemi Kulhydrater: er en gruppe af organiske stoffer der består af kul, hydrogen og oxygen (de sidste to i forholdet 2:1, ligesom H 2

TEKSTUR OG FEDTKRYSTALLISATION

KOMMISSIONENS FORORDNING (EF)

Spørgsmål 1 Den kemiske reaktion

Undervisningsbeskrivelse

Enzymer og katalysatorer

Prøve i Naturfag Kap. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

Fødevaredirektoratet Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri. Smør, margarine og olie

Undervisningsbeskrivelse

viden vækst BAlAnCe Kødsovs lærervejledning 7 OPSKRIFTER MED KØDSOVS Kødsovs - lærervejledning 1/8

Hvor kommer mælk fra? Europa-Kommissionen Landbrug og Udvikling af Landdistrikter

Teknologiens betydning for menneskers sundhed og levevilkår

Forløbet består af 7 fagtekster, 22 opgaver med delopgaver og 15 aktiviteter. Desuden findes der Videnstjek.

Den foretrukne leverandør hos verdens førende mejerivirksomheder

Proteiners byggesten er aminosyrer

Grundvandskemi Geokemi i vand ved lavt tryk og lav temperatur

Tanja Engen R162bak Naturfagsdokumentation forsøg med æg

KOMMISSIONENS FORORDNING ( EF) Nr. 1854/96 af 26. september 1996

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Supplerende emner, som eventuelt kan inddrages: Syre/base ligevægte Fordelingsforhold, K ow

viden vækst balance Æggelab Æggets madtekniske egenskaber Æggelab 1/15

Grundstoffer og det periodiske system

Spørgsmål 1 Kemisk ligevægt

1: Kemisk kinetik 1. Du skal gøre rede for kemiske reaktioners hastighed, herunder begrebet reaktionsorden.

KOSMOS. 7.1 Spaltning af sukker. Materialer MADENS KEMI KEMISKE STOFFER I MADEN DISACCHARIDER

Undervisningsbeskrivelse

Vores værdier. Kvalitetsbevidst Professionalisme Ansvarlighed Brugerorienteret Faglig stolthed

Eksamensspørgsmål. Spørgsmål : Atomer og bindinger (Hvilken type stof?) Spørgsmål : Ionforbindelser (Saltes opløselighed i vand

Har mit barn komælksproteinallergi eller laktoseintolerans?

SEMINARRÆKKE DANMARKS MEJERI TEKNISKE SELSKAB

OSTE SORTIMENT. Samsø skorpefri i baner 45+/26% Kølevare Vægt pr. stk. ca. 3 x 4 kg. (vare nr. 6515)

Forløb: Smag med alle sanser - oplev smagen Aktivitet: Madens lyd Fag: Madkundskab Klassetrin: Indskoling, Mellemtrin, Udskoling Side: 1/8.

Anvendt BioKemi: Blod som et kemisk system, Struktur af blod

Elevens uni-login: Skolens navn: Tilsynsførendes underskrift: FP9. 9.-klasseprøven BIOLOGI

Studienummer: MeDIS Exam Husk at opgive studienummer ikke navn og cpr.nr. på alle ark, der skal medtages i bedømmelsen

På grund af reglerne for copyright er det ikke muligt at lægge figurer fra lærebøger på nettet. Derfor har jeg fjernet figurerne fra slides ne, men

Laktose GUIDE _Laktosefri_A5_folder_ART04_TJ.indd 1 09/03/

Anvendt BioKemi: MM4. Anvendt BioKemi: Struktur. 1) MM4- Opsummering. Små molekyler: fedtsyre. Store molekyler: fedt, lipids, lipoproteiner

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Hjemmelavet ost Brie/Camembert

Spørgsmål 1 Den kemiske reaktion

Oste typer. Ostetyper

Salt på godt og ondt i kødprodukter. Rie Sørensen Afdelingschef - Produktsikkerhed DMA, Slagteriernes Forskningsinstitut

Undervisningsbeskrivelse

NMSM Teknikseminarium 9. juni 2010 FFA i praktiken. Snorri Sigurdsson, projektleder

VIDEN VÆKST BALANCE KØDSOVS LÆRERVEJLEDNING 7 OPSKRIFTER MED KØDSOVS

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsforløb om æg

Membranen sladrer om membranpumpers funktion

Fysik/kemi. Fagets overordnede rammer. Formål. Fagplan

Brombærsolcellens Fysik

Forfattere: Cathrine Terkelsen Redaktør: Thomas Brahe Info: Inspiration og illustrationer: Heidi Olsen Råvarekendskab, De fem grundsmage, Smagslege

Mælkebehandling og teknologihistorie

SMAG I MADKUNDSKAB. Karen Wistoft. Lektor, Institut for Uddannelse og Pædagogik, AAU Professor, Institut for Læring, Grønlands Universitet

Nye mål og Madkundskab

Undervisningsbeskrivelse

Kemi Lærebog: H. Mygind, Kemi 2000 A-niveau 1 & 2

Undervisningsbeskrivelse

Hvordan kan valget af foder påvirke mælkekvaliteten?

Undervisningsbeskrivelse

Design og syntese af innovative materialer til mikroindkapsling af fiskeolie

Transkript:

Mælks fysisk-kemiske egenskaber - I en forskers (biofysikers) perspektiv Morten Christensen, ph.d. i molekylær biofysik Morten.christensen@sdu.dk Smag for Livet (www.smagforlivet.dk) Syddansk Universitet (www.sdu.dk) Madkamp er støttet af Nordea-fonden Madkamp gennemføres af Madkulturen i tæt samspil med University College Lillebælt, professionshøjskolerne, Læreruddannelsens forening for madkundskab, Foreningen for madkundskab og skoler i hele landet

1. Introduktion Oversigt: 2. Hvad er fysisk-kemiske egenskaber? 3. Lidt om mælk Mælks indhold Fedtstruktur Proteinstrukturer 4. Eksempler for fysisk-kemiske påvirkninger Generelle påvirkninger af fedtstrukturer i mælk Homogenisering Mekanisk påvirkning af fedtfasen Generelle påvirkninger af proteiner i mælk Aggregering af protein 5. En forsker i køkkenet

Man kan ikke se alle strukturer i mælk Mælkefedtkugler Valleprotein Ostestrukturer Kasein miceller Info: - Bølgelængden af synligt lys sætter en grænse for hvad vi kan se i et mikroskop - Grænsen for hvad vi kan se begrænser viden om strukturer i mejeriprodukter

Som biofysiker arbejder man med modeller Ydre Indre Barriere Virkeligt system Model Om modeller En simpel model er det nemmere at forklare og forstå Modellen skal kun indeholde antal parametre så det beskriver systemets opførsel Det gode ved madlavning er at flere systemer virker efter samme model.

Hvad er fysisk kemiske egenskaber? Definition: Mælks fysisk-kemiske egenskaber er den respons mælk har når det udsættes for fysiske, kemiske, fysisk-kemiske eller biokemiske ændringer. Kemi & Biokemi Kemiske reaktioner Karamellisering Maillard Oxidation Info: Alle processerne har overlap og er alle er bevidst beskrevet under én definition i lærermaterialet - fysisk-kemiske Biokemiske rektioner Enzymer Bakteriekulturer Gæring Varmeoverførsel, diffusion, mekaniske påvirkninger Fysik Varmeledning Lagring af energi Passiv transport Piskning Kærning Salt, ph, Temperatur, Tryk Fysisk-kemi Aggregering /frastødning Frastødning Osmose Faseovergange Destillering Trykkogning

LIDT OM MÆLK Mælks kemiske sammensætning Fordelingen af fedt og protein i mælk Mælk er ikke en ægte selvsamling

Mælks indhold Hvad gør indholdet for de fysisk-kemiske egenskaber: Mineraler: Calciumfosfat har strukturel funktion i proteiner Protein: Aggregering, denaturering, emulgering Fedt: Faseseparation, fedtkrystallisering Kulhydrater: Indirekte ph ændringer (fermentering)

Mælks Indhold - Mælk består af komponenter på flere størrelsesskalaer 1-10µm 15-150nm 1-2nm 2-5nm ph ~6.7 Alle komponenterne er umiddelbart stabile i mælken De fleste strukturer er konstruerede, selv om de ser selvsamlede ud

Det første eksperiment: fysiske egenskaber af mælk - hvilken farve har mælk? Den hvide farve fra mælken kommer primært fra lysspredning (Rayleigh/Mie) fra kasein micellerne. Riboflavin (B 2 ) β-karoten Info: Farven af vandfasen kommer primært fra riboflavin Farven af fedtfasen kommer primært fra β-karoten Riboflavin er gul/grøn og β-karoten er gul/orange

Sammensætningen af mælkefedt Lipid fraktion Triglycerider 95.80 % 1,2 Diacylglyceroler 2.25 % Monoacylglyceroler 0.08 % Frie fedtsyrer 0.28 % Fosforlipider 1.11 % Cholesterol 0.46 % Grå områder er hydrofobe, røde områder er hydrofile

Fordelingen af fedt i mælk Mælkefedtkugler (ca. 1 10 µm) Mælkefedtkugler: Triglycerider 95.80 % 1,2 Diacylglyceroler 2.25 % Monoacylglyceroler 0.08 % Frie fedtsyrer 0.28 % Fosforlipider 1.11 % Cholesterol 0.46 %

Proteiner i mælk Aminosyrer sættes sammen i lange kæder og kaldes proteiner - Proteiner er i celler normalt passivt strukturelle eller aktive og funktionelle (enzymer) - Proteinerne i mælk benyttes som føde til nyfødte og er derfor tilstede i stor mængde uden reel strukturel eller aktiv funktion. - Valleproteinerne har en sekundær struktur - Kaseinmiceller har ingen sekundær eller tertiær struktur (måske kvarternær) - Generelt for proteiner: er de først er udfoldet kan de ikke foldes tilbage igen

Fordelingen af protein i mælk Kaseinmiceller (ca. 15 150 nm) Valleprotein (ca. 2-5 nm) Kasein micelle: 80% α s1 -kasein 34 % α s2 -kasein 8 % β-kasein 25 % κ- kasein 9 % andre kaseiner 4% Valleprotein: 13 % β-lactoglobulin 9 % α-lactaalbumin 4% Andet protein 7%

Fordelingen af protein i mælk Kaseinmiceller (ca. 15 150 nm) Hydrofilt ydre beklædt med κ-kasein Kaseinmicelle Isoelektrisk punkt ~4.6 Calciumfosfat nanokrystaller Indre med hydrofobe områder (α s1 -,α s2 & β-kasein) Kasein micelle: 80% α s1 -kasein 34 % α s2 -kasein 8 % β-kasein 25 % κ- kasein 9 % andre kaseiner 4% Valleprotein: 13 % β-lactoglobulin 9 % α-lactaalbumin 4% Andet protein 7%

Fordelingen af protein i mælk Valleprotein (ca. 2-5 nm) Valleproteiner α-lactalbumin Info: - Valleproteinerne har tertiær struktur - De er meget hydrofile β-lactoglobulin Kasein micelle: 80% α s1 -kasein 34 % α s2 -kasein 8 % β-kasein 25 % κ- kasein 9 % andre kaseiner 4% Valleprotein: 13 % β-lactoglobulin 9 % α-lactaalbumin 4% Andet protein 7%

EKSEMPLER FOR FYSISK-KEMISKE PÅVIRKNINGER Generelle påvirkninger af fedtstrukturer i mælk Homogenisering Mekanisk påvirkning af fedtfasen Generelle påvirkninger af proteiner i mælk Aggregering af protein

Generelle påvirkninger af fedtstrukturer i mælk Ændringer i fedt strukturen skyldes typisk mekaniske påvirkninger og temperatur. - Termisk stabilitet - Mælkefedtkuglerne er beskyttet af et proteinlag der: - Udfolder og tilpasser sig opvarmning - Udfælder og forårsager koagulering ved nedkøling (frysning) - Mekaniske påvirkninger ødelægger fosforlipid-laget og er aggregerer fedtkuglerne - Piskning danner koaguleret fedt omkring luftkugler - Kærning får mælkefedtkugler til at støde sammen og ødelægge laget

Homogenisering Info: - Giver mere ensartet fordeling af mælkefedtkugler - Giver mindre volumen per overfladeareal - Proteiner stabiliserer fedtfasen som emulgatorere

Mekanisk påvirkning af fedtfasen - Emulsioner ved piskning: luft-i-vand Luft-i-vand emulsion Når flødeskum piskes, udkrystalliserer (emulgerer) fedtet i nærheden af luftboblerne og laver en ny luft-i-vand emulsion Piskes der for meget aggregerer og udfælder det krystalliserede fedt

Billede af mayonaise er fra bogen Fornemmelse for Smag Ole G. Mouritsen & Klavs Styrbæk Mekanisk påvirkning af fedtfasen - samme model for flere systemer Mayonnaise Bearnaise Info: - Emulsioner viser sig at være en generel model - Viden om fedts fysisk-kemiske egenskaber sig i vand, kan overføres lignende systemer, som fx mayonnaise og bearnaise

Mekanisk påvirkning af fedtfasen - Emulsioner ved kærning: vand-i-fedt Kærning Mælkefedtkuglerne støder mod hinanden og ødelægger fosforlipidlaget Fedtfasen udfælder og der dannes i stedet en vandi-fedt emulsion Det skal ske mens fløden er kold så smørret er i den rigtige, faste fase

Generelle påvirkninger af proteiner i mælk Proteiner Generelt sensitive over for ph, temperatur og saltindhold De fleste ændringer ved proteinstrukturen er irreversible Kaseinmiceller Isoelektrisk punkt ~4.6 Lav ph får calciumfosfat til at opløses Valleprotein Udfolder omkring ~75 C og begynder at binde til andre strukturer Udfældning sker kun hvis ph samtidig er lav

Aggregering af proteiner Syreaggregering Løbeaggregering Aggregering af kaseinmiceller i mælk I mælk er det primært aggregering af kaseinmicellerne man beskæftiger sig med Valle kan også udfælde men har som oftest betydning for teksturen af det udfældede kasein

Aggregering af proteiner Generel mekanisme for løbe-aggregering: - Koncentrering eller koagulering af kaseinproteinmassen (og fedt) fra mælk Aggregering Separation Ost pct. (108g) Vand 36% 39g Fedt 33% 36g Protein (23%) (25g) - Kasein 22% 24g - Valle 1% 1g Laktose 2% 2g Mineraler 6% 6g Mælk pct. (1 kg) Vand 87% 870g Fedt 4% 40g Protein (3,3%) (33g) - Kasein 2,5% 25g - Valle 0,8% 8g Laktose 5% 50g Mineraler 0,7% 7g Processen medfører generelt at: Mest kasein & fedt forbliver i osten Valleprotein og laktose separeres fra Mange mineraler sidder tilbage i osten Valle pct. (892g) Vand 93% 831g Fedt 0,4% 4g Protein (0,9%) (8g) - Kasein 0,1% 1g - Valle 0,8% 7g Laktose 5,4% 48g Mineraler 0,1% 1g

Aggregering af proteiner - Koagulering ved hjælp af ph Ved ph koagulering når man det isoelektriske punkt for kaseinmiceller ved ca. 4.6-4.8 Ved det isoelektriske punkt er den samlede ladning af kaseinmicellen 0 Syrning sker enten ved at tilsætte syre eller lade mælkesyrekulturer syrne mælken

Aggregering af proteiner - ostefremstilling Osteløbe (chymosin) klipper overfladen af kaseinmicellerne væk og får dem til at aggregere

Aggregering af proteiner - forskellen på ph og løbeaggregering Ved løbeaggregering får fraværet af κ-kasein også vandet til at indfinde sig i hulrum mellem proteinnetværket

EN FORSKER I KØKKENET

Hvordan ville en forsker gå i køkkenet? En opskrift er typisk målorienteret og lægger ikke op til at være undersøgende omkring mekanismerne, den beskriver typisk en allerede gennemtestet proces En måde at være undersøgende på kan være at vælge enkelte elementer af opskriften der er eksemplarisk for en bestemt mekanisme og udfolde det i mindre eksperimenter.

En forsker i køkkenet For at forstå madlavningsteknikkerne og egenskaberne af fødevarer ville en forsker anvende den naturvidenskabelige metode Om hypotese, metode og konklusion En god hypotese skal basere sig på viden og erfaring (ingen gætteri) Metoden skal undersøge så få parametre som muligt, individuelt Konklusionen skal tage højde for ukendte parametre og usikkerheder

Mælkesyrekultur syrner osten Mesofile starterkulturer - og giver den smag Thermofile starterkulturer Cheddar oste Andre organismer Salt Vandindhold ph Cheddar 1,5 37 5,5 Cheshire 1,7 38 4,8 Colby 1,5 39 5,5 Hollandsk ost Andre organismer Salt Vandindhold ph Gouda Leuconostoc sp. 2,0 41 5,8 Edam Leuconostoc sp. 2,0 42 5,7 Skimmeloste Andre organismer Salt Vandindhold ph Roquefort Penicillum roqueforti 3,5 40 6,4 Gorgonzola Penicillum roqueforti 2,5 45 6,2 Stilton Penicillum roqueforti 2,3 39 6,2 Brie Penicillum camemberti 1,6 52 6,9 Camembert Penicillum camemberti 2,5 49 6,9 Kitoste Andre organismer Salt Vandindhold ph Hullede oste Andre organismer Salt Vandindhold ph Emmenthaler Propionibacterium 0,7 35 5,6 Gruyere Propionibacterium 1,1 33 5,7 Hårde oste Andre organismer Salt Vandindhold ph Parmesan 2,6 31 5,4 Romano 5,5 23 5,4 Æltede oste Andre organismer Salt Vandindhold ph Mozzarella 1,2 53 5,2 Provolone 3,0 42 5,4 Smagen kommer primært fra mælkesyrekultur Hertil kommer variationerne i smag frembragt ved forskelle i produktionen Den primære opgave for kulturer i strukturel sammenhæng er syrning af mælken Havarti 1,9 43 6,4 Muenster Brevibacterium linens 1,6 42 6,4 Limburger Brevibacterium linens 2,0 45 6,8 Ost i saltlage Andre organismer Salt Vandindhold ph Feta 3,0 53 4,5