Laktase er et enzym, alle spædbørn har, og som gør dem i stand til at nedbryde modermælkens naturlige mælkesukker, laktose, til glukose og galaktose, der kan optages i tarmen, i modsætning til laktose. I den vestlige og i stor stil mælkedrikkende del af verden forbliver enzymet aktivt tilstede i vores fordøjelsessystem, nærmere bestemt i tyndtarmen. Andre steder, som for eksempel i Asien, ”slukkes” det gen, der gør enzymet aktivt, hos en stor del af befolkningen, og det gør, at man bliver laktoseintolerant. Derfor tilsættes enzymet UHT mælk for ad den vej  at spalte laktosen, så laktoseintolerante kan drikke mælk uden selv at have enzymet.

Maillardreaktionen – et kompleks benspænd

Laktase-enzymet opkoncentreres først fra fermenteringsprocessen, og kan indeholde mikrobielle sideaktiviteter af  enzymer, der ikke er hensigtsmæssige. Det kan forårsage ændringer i mælkens proteindel, hvor enzymaktiviteten ”knækker” proteinskelettet, så proteinerne bliver nedbrudt.

Derudover kan den glukose og galaktose der er dannet fra laktasebehandlingen også reagere med proteinerne i mælken ved opvarmning. Denne proces kaldes Maillard reaktionen og kan blandt andet nogle gange forårsage en let brunfarvning af mælken. Selvsamme reaktion kender vi fra andre fødevarer, for eksempel fra den brune farve, når vi steger. Over tid kan disse processer spille sammen og føre til aromaændringer, sammenklumpning, bundfald og andre uønskede ændringer.

Den uønskede nedbrydningsproces kan give sensoriske og holdbarhedsmæssige ulemper, og betyder blandt andet, at UHT-mælk tilsat laktase har kortere holdbarhed end UHT-mælk uden tilsat laktase. I projektet skal holdbarhed og kvalitetsændringer testes i laktosefri UHT-mælk produceret på et mejeri ved tilsætning af forskellige laktaseenzymer i en realistisk produktionsproces. I projektet samarbejdes der blandt andet med DSM, et internationalt enzymfirma med hovedkvarter i Holland, som leverer enzymer til foder og fødevarer, og som globalt er førende netop inden for laktase-enzymer.

DSM har medfinansieret en ph.d.-stilling i projektet i regi af AU's tværfaglige iFOOD Center.

Biokemiker, Dr. Peter J.T. Dekker, seniorforsker i DSMs Biotechnology Center i Delft, Holland siger om samarbejdet:

- At arbejde med akademiske partnere i verdensklasse, som vi gør her med Institut for Fødevarer ved Aarhus Universitet, såvel som at samarbejde i offentlig-private samarbejder generelt, er ekstremt vigtigt for os i DSM, da det er en vigtig vej til at opbygge og dele den viden, der skal til for at udvikle nye teknologier. I ph.d.-projektet her vil de fysiske egenskaber og den kemiske sammensætning af laktosefri UHT-mælk, der indvirker på holdbarhed og friskhed blive udforsket, blandt andet ved at opbevare produkterne under forskellige forhold. 

Mælken uden for køledisken

Lotte Juul Knudsen, der netop er ph.d.-stipendiaten i projektet, forklarer:

- I projektet tilsætter vi enzymerne enten før eller efter opvarmning, så man kan teste, på hvilket trin det er mest hensigtsmæssigt at tilsætte dem. Så skal prøverne stå ved forskellige temperaturer, henholdsvis 25 og 35 grader, i op til et år for at tage højde for det faktum, at UHT-mælk som oftest ikke står på køl eller håndteres i en egentlig kølekæde ude i verden, i modsætning til frisk mælk, som vi kender fra køledisken. Holdbarheden på laktosefri UHT-mælk er på omkring seks måneder, og det er en del kortere end almindelig UHT-mælk, der kan holde sig op til et år. 

Derefter skal forskerne i projektet karakterisere de ændringer i produktet, der finder sted, som for eksempel sammenklumpning af proteiner, der kan give bundfald, og blive klogere på, hvilke forhold der spiller sammen, så man får et komplet billede af kvalitetsændringerne og deres årsag.

Der arbejdes også med nye enzymer, lige som man prøver at gøre oprensningen bedre af de enzymer, der tilsættes. Et nyt enzym er særligt i fokus, fordi det har en høj aktivitet, der hurtigere nedbryder laktosen end de enzymer, man hidtil har benyttet.

Der arbejdes i projektet også sammen med Aarhus Universitets iNANO Center, som især kigger på stabilitet. 

Den proteinkemiske værktøjskasse skaber bedre forståelse

Projektleder, professor Lotte Bach Larsen, Institut for Fødevarer ved Aarhus Universitet, siger:

- Man kan overordnet sige, at det, vi gør, er at udvikle og anvende en værktøjskasse bestående af nogle meget avancererede proteinkemiske metoder, blandt andet ved brug af proteomics og masse-spektrometri til at karakterisere proteinnedbrydning og molekylære ændringer i mælkens proteindel under lagring. Det vil sige, at vi forsøger at belyse de underliggende fødevarekemiske sammenhænge og deres samspil, der kan være mellem processerne, og hvordan dette kan indvirke på protein modifikationer, bitter peptider, farveforskel og dannelse af bundfald i det færdige produkt.

Arla Foods er, udover DSM, også partner i projektet og producerer blandt andet mælkeprøverne med enzymerne, der bruges i projektet.

 Seniorforsker ved Arla Foods, Valentin Rauh siger:

- Vi håber, at vi via projektet får en bedre forståelse for holdbarheden af vores laktosefri UHT-mælk under forskellige vilkår og for, hvilken indvirkning enzymkvaliteten har på holdbarheden.

Yderligere oplysninger

Projektleder:
Professor Lotte Bach Larsen
Institut for Fødevarer AU
Email: lbl@food.au.dk
Fastnet: 87158049
Mobil: 22819282

Lotte Juul Knudsen, ph.d.-studerende
Institut for Fødevarer, AU
Email:  ljk@food.au.dk 
*Ph.d. delvist finansieret af iFOOD Aarhus University Centre for Innovative Food Research

Projektperiode: 01.05.2019 – 30.04.2022

SAMARBEJDSPARTNERE:

• iNANO
• CiFOOD 
• Arla Foods amba
• DSM