Ark nr.: 1 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Spektroskopisk.

Presentasjon om: "Ark nr.: 1 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Spektroskopisk."— Utskrift av presentasjonen:

1 Ark nr.: 1 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Spektroskopisk måling av vann og salt i næringsmidler - kan det gjøres industrielt? Vegard H. Segtnan, Achim Kohler, Ragni Ofstad og Jens Petter Wold Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

2 Ark nr.: 2 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Centre for Biospectroscopy and Data Modelling SÅ KLART

3 Ark nr.: 3 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Oversikt  Egenskaper ved vann og salt i næringsmidler  Hurtige metoder for å måle vann og salt  Industriell implementering av hurtigmetoder  Eksempler på on-line-applikasjoner  Ikke fullt så hurtige metoder for å måle vann og salt  Eksempler på bruk i prosessoptimalisering Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

4 Ark nr.: 4 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Vann og salt i næringsmidler Centre for Biospectroscopy and Data Modelling  Som regel mye vann (>50 %) og lite salt (<5 %)  Saltets tilstand avhenger av vannet i næringsmiddelet  Vannets tilstand avhenger av saltet i næringsmiddelet  Is har en struktur som skiller seg fra vann, men også vann i flytende form har struktur som påvirkes av ytre faktorer  Mellom frysepunkt og kokepunkt er rent vann alltid en blanding av minst to ”typer” vann

5 Ark nr.: 5 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Rask spektroskopisk måling av vann og salt  Vannmolekylet har vibrasjons- og rotasjonsfrekvenser som ligger i det infrarøde området (IR og NIR) og i mikrobølgeområdet (MW)  Fordi vannmolkylet er lite og har kun én funksjonell gruppe (O-H) vil vann dominere signalene i IR-, NIR- og MW-spektroskopi sammenlignet med funksjonelle grupper i andre molekyler  I utgangspunktet greit å måle vanninnhold i mat med disse metodene  NaCl gir ikke signaler i IR-, NIR- eller MW-spektra  Saltkonsentrasjon kan måles indirekte gjennom påvirkning på andre molekyler (som H 2 O) Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

6 Ark nr.: 6 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk NIR-spektroskopi  Utfordring 1: Temperatur påvirker spektrene  Vanntoppene skifter mot høyere frekvenser med økende temperatur  Utfordring 2: Salt påvirker spektrene på omtrent samme måte  Løsning: Tas hensyn til under kalibrering Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

7 Ark nr.: 7 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk FT-IR-spektroskopi  De fundamentale vibrasjonene i IR-frekvensene gir mye sterkere signaler enn overtoner og kombinasjoner i NIR  Krever svært tynt prøvesjikt eller tørking av prøven for å unngå signalmetning  Spektrene påvirkes av temperatur og salter på omtrent samme måte som for NIR  Måler ikke like dypt som NIR, og vanligvis ikke like raskt  Mer detaljert informasjon i IR-spektra enn i NIR-spektra Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

8 Ark nr.: 8 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk MW-spektroskopi  Måler dielektriske egenskaper i prøven (dielektrisitetskonstant og dielektrisk tapsfaktor ved ulike frekvenser)  Like rask som NIR, men mindre spesifikk informasjon i spektrene  Kan måle dypere enn NIR, men krever da konstant prøvetykkelse Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

9 Ark nr.: 9 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Industriell implementering Centre for Biospectroscopy and Data Modelling  Ikke trivielt (selv om mange leverandører hevder det)  Krever opplæring og dedikerte brukere  Kalibrering krever inngående kjennskap til produkt, prosess, målemetode og statistisk verktøy  Dersom instrumentet leveres klart til bruk bør det testes på en fornuftig måte (i samarbeid med kompetansemiljø)  Kalibreringen bør testes over tid

10 Ark nr.: 10 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk …men når alt er gjort på riktig måte  Får bedre kontroll enn med stikkprøver  Kan ligge nærmere kritiske grenser, og dermed maksimere kvalitet (minst mulig vann?), eller minimere produksjonskostnader (mest mulig vann?)  Jevnere produktkvalitet  Kortere aksjonstid gir mindre feilproduksjon Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

11 Ark nr.: 11 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Applikasjoner : On-line analyse Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

12 Ark nr.: 12 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Vanninnhold i klippfisk Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

13 Ark nr.: 13 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Vannfordeling i klippfisk vha NIR imaging 45% 40% 35% Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

14 Ark nr.: 14 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Vann i kjøtt vha MW-spektroskopi Centre for Biospectroscopy and Data Modelling  Guided MW spectroscopy  Presser prøven gjennom waveguide  Måler all prøve (fett, vann, protein)

15 Ark nr.: 15 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Ganske rask måling av vann og salt  1 H-NMR og 23 Na-NMR er mer spesifikke i forhold til måling av vann- og saltinnhold  FT-IR kan brukes til å måle effekt av for eksempel salt på proteinstrukturer  Røntgentomografi (CT) kan brukes til å måle fordeling av salt i næringsmidler Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

16 Ark nr.: 16 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk FT-IR mikrospektroskopi Centre for Biospectroscopy and Data Modelling Aperture + single element detector Cryosections of 8  m are thaw-mounted them on infrared transparent CaF 2 slides. Spectrum of region of interest

17 Ark nr.: 17 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk FT-IR-mikrospektroskopisk imaging Centre for Biospectroscopy and Data Modelling Focal plane array detector with 64x64 elements “Chemical imaging” Full spectrum in every pixel Corresponding light-microscopy image

18 Ark nr.: 18 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Applikasjoner : Verktøy for prosessoptimalisering Centre for Biospectroscopy and Data Modelling

19 Ark nr.: 19 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk NMR imaging: Vann, fett og salt i røykelaks Centre for Biospectroscopy and Data Modelling 1 H - Vann 1 H - Fett 23 Na - Salt

20 Ark nr.: 20 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Centre for Biospectroscopy and Data Modelling 01 1 0 Fat % T2T2 Salting time, (4%) Na% Region Large fish (2-4kg) Posterior part Factor 1(26%, 26%) Factor 2 (25%, 6%)

21 Ark nr.: 21 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk aggregerte  -strukturer  -helix strukturer native  -strukturer Centre for Biospectroscopy and Data Modelling Proteindenaturering under salteprosess Viser effekten av salting og ulike råmaterialer på proteindenatureringen

22 Ark nr.: 22 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Centre for Biospectroscopy and Data Modelling Rå 45°C 60°C70°C Rød: høy grad av denaturering Blå: liten grad av denaturering Kombinert med NMR kan vi studere vannmobilitet og proteindenaturering samtidig Temperaturdenaturering av proteiner

23 Ark nr.: 23 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Centre for Biospectroscopy and Data Modelling Korrelasjon mellom vannmobilitet og proteindenaturering i en varmeprosess 0-10 ms ( T 2B ): water tightly associated with macromolecules 35-50 ms (T 21 ) : water trapped within the protein-dense myofibrillar network 100-250 ms (T 22 ): extra-myofibrillar water 1000-3000 ms : free water Simultan in situ måling av proteindenaturering og vannmobilitet i kjøtt aggregerte  -strukturer native  /  -strukturer

24 Ark nr.: 24 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Måling av saltkonsentrasjon i diffusjonsprosesser med multispektral CT-imaging Centre for Biospectroscopy and Data Modelling Fett 80 keV 110 keV 130 keV Protein

25 Ark nr.: 25 | 23. januar 2004 | Forfatter: XXx | Arkivert: I:\felles\_Utveksling - a member of the Food Science Alliance | NLH - Matforsk - Akvaforsk Oppsummering Centre for Biospectroscopy and Data Modelling  Vannkonsentrasjon kan måles raskt, ikke-destruktivt og on-line vha NIR- og MW-spektroskopi  Saltkonsentrasjon kan måles indirekte med de samme metodene  Både vann- og saltkonsentrasjon kan måles direkte med NMR-spektroskopi  I FoU-sammenheng vil FT-IR- og NMR-metoder gi mer spesifikk strukturell informasjon enn NIR- og MW-spektroskopi  Salt- og vannfordeling i større og mindre intakte prøver kan måles med CT og 23 Na-NMR