Kan mat være medisin? Måleren i denne boksen finner svaret raskere

Denne artikkelen er produsert og finansiert av Nofima - les mer.

Den bærbare måleren på sju kilo har fått kjælenavnet «Bumble Bee» – humle – fordi den lett kan flyttes. (Foto: Nofima)

Kan kalkunskrog eller fiskebein brukes til medisin? Passer melken til å lage ost? Proteinmålinger kan gi svar, og Bijay Kafle måler matproteiner på en ny og bedre måte.

Han analyserer proteiner i mat for å måle kvaliteten på mat og drikke.

– Med de konvensjonelle metodene for å måle hva maten inneholder, tar det mye tid å måle fett, proteiner og sukker, forklarer Bijay Kafle, som tar doktorgraden sin ved Nofima .

I stedet arbeider han med en teknikk som heter FTIR-spektroskopi. Det står for «Fourier transform infrarød spektroskopi». 

– Det er en veldig rask teknikk. Det tar bare noen sekunder å analysere en prøve, forteller han.

Stoffene i maten absorberer bølgelengder

Infrarød spektroskopi vil si at det som skal analyseres, bestråles med infrarøde stråler. Noen av strålene slipper gjennom, mens noen blir igjen i prøven – de absorberes.

De stoffene som maten inneholder, slik som proteiner, fett, og karbohydrater, absorberer bølgelengder som er helt forskjellige fra stoff til stoff. 

Hvilke bølgelengder som blir absorbert, forteller hvilke kjemiske stoffer som finnes i prøven.

– FTIR-analysen gir et kjemisk fingeravtrykk av en prøve. Fett har sitt fingeravtrykk, sukker har sitt, og det har også proteinene, sier han.

Målingene sier mye mer enn hvor mye protein, fett og sukker en prøve inneholder. Den kan i tillegg gi informasjon om sammensetningen av proteinene og hva slags fett og hva slags sukker det er tale om.

Bijay Kafle forsker metoder som kan gjøre det enklere for industrien å analysere innholdet i mat og drikke. (Foto: Georg Mathisen / Nofima)

Analyse uten vann

Bijay Kafle har arbeidet med proteiner som er relevante for industrien. Han klarer å måle disse enda enklere og raskere. 

Det gjør han ved å bruke FTIR basert på såkalt tørrfilmanalyse, som er en tynn, tørr film av en prøve før analysen. Filmen legges på en silisiumplate som de infrarøde strålene kan trenge gjennom.

Når proteinprøvene løses opp i vann, er det et problem at vannet forstyrrer målingene. Vannet absorberer infrarødt lys i de samme bølgelengde-områdene som de stoffene som skal måles. Dermed blir ikke resultatene nøyaktige. 

– Det er derfor vi vil tørke prøvene. Ved andre FTIR-analyser måler vi ofte væsken og trekker fra de signalene som kommer fra vannet. Når vi tørrfilmanalyserer, fjernes vannet fysisk, sier Kafle. 

Det betyr at forstyrrelsene fra vannet blir minimale og at målingene fra proteinene blir mer nøyaktige.

Måleinstrument i lett boks

Sammen med kolleger på Sintef har han også arbeidet med å designe og utvike et bærbart FTIR-system som baserer seg på tørrfilmanalyser.

Resultatet er en bærbar gul og svart boks. Kollegene kaller den «Bumble Bee». 

– Ja, det var noen som syntes at den lignet på en humle. Den kan fly fra industri til industri for prøvemålinger, smiler Bijay Kafle.

Han har prøvd ut det bærbare måleren på prøver fra fisk, kylling og kalkun. Det er snakk om skrogene som er igjen etter at de delene som kan bli til mat eller fôr, er utnyttet. Industrien bruker disse restråvarene til å få verdifulle stoffer som kan brukes til både dyrefôr og mat. 

– Vi måler kvaliteten slik at kvaliteten på produktene er stabil og det er mulig å finne nye markeder i fremtiden, sier han.

Målingene er bedre

Tørrfilmanalysen gir mer pålitelige resultater enn andre FTIR-metoder, både når prøvene kommer fra fjørfe og laks. 

For eksempel viser de hvordan det er mer kollagen – et protein som er så viktig for kroppen at det selges som kosttilskudd – i restråstoffet fra kalkun enn i tilsvarende rester fra kylling.

I melk viser ikke målingene bare hva slags proteiner som finnes og hvordan sammensetningene er, men også hvor frisk kua er.

– Det betyr at tørrfilm-FTIR kan brukes i meieriindustrien, men også på gården, nå som det finnes en bærbar måler, slår Kafle fast.

Klar for industrien

Planen er å ta i bruk den bærbare måleren i industrien, for eksempel å finne ut hvilke råstoffer som kan bli til viktige kosttilskudd eller til og med legemidler. 

Måleren er testet grundig. Det viser seg at den er like god som dagens store, laboratoriebaserte, dyre instrumenter.

– Det betyr at den er klar for å tas i bruk i industrien, fastslår Bijay Kafle.

Referanser:

Bijay Kafle mfl: Fourier-transform infrared spectroscopy for characterization of liquid protein solutions: A comparison of two sampling techniques. Vibrational Spectroscopy, 2023, Doi: 10.1016/j.vibspec.2022.103490.

Bijay Kafle mfl: From laboratory to industrial use: Understanding process variation during enzymatic protein hydrolysis with dry film fourier-transform infrared spectroscopy. Food Control, 2024. Doi: 10.1016/j.foodcont.2024.110577

Ingrid Måge mfl: The role of biospectroscopy and chemometrics as enabling technologies for upcycling of raw materials from the food industry. Analytica Chimica Acta, 2023. Doi: 10.1016/j.aca.2023.342005