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

Tiril Aurora Lintvedt undersøker hvordan ramanspektroskopi kan brukes i matindustrien for nøyaktige målinger av råvarer.
Tiril Aurora Lintvedt undersøker hvordan ramanspektroskopi kan brukes i matindustrien for nøyaktige målinger av råvarer.

Hun ser hvordan molekylene svinger i maten

– Min interesse for kvantefysikk førte til fascinasjonen for optikk og spektroskopiske målinger, sier Tiril Aurora Lintvedt. Forskeren håper at mer matrester kan bli til god mat.

Tiril Aurora Lintvedt er stipendiat og i gang med sin doktorgrad.

I forskningsprosjektet DigiFoods undersøker hun hvordan ramanspektroskopi kan brukes i matindustrien. Dette er en eksperimentell teknikk for å undersøke strukturen av materialer. Ved å utsett stoffer for elektromagnetisk stråling kan hun måle molekylsvingninger.

Dette er forskning på ørsmå detaljer. Metoden gir nøyaktige målinger av strukturer og kvalitet i råvarer.

Med sin kunnskap fra fysikk, kan hun beregne hva som må til for å få ut informasjon fra råvarenes lysspekter. Samtidig lærer Lintvedt stadig mer om matvarenes kjemi.

Forskerne ved Nofima som jobber mest med ramanspektroskopi er fra venstre Petter Velje Andersen, stipendiat Tiril Aurora Lintvedt, Jens Petter Wold og Nils Kristian Afseth.
Forskerne ved Nofima som jobber mest med ramanspektroskopi er fra venstre Petter Velje Andersen, stipendiat Tiril Aurora Lintvedt, Jens Petter Wold og Nils Kristian Afseth.

Kontroll på matkvaliteten gjennom hele verdikjeden

Det finnes flere ulike spektroskopiske målemetoder. De egner seg til forskjellige råvarer og målebehov.

Forskerne i DigiFoods tar i bruk flere av disse for å utvikle sanntidsmålinger i stor skala. Målet er å gi matprodusenter mulighet til å kontrollere råvarene og matens kvalitet, hele veien fra merd, hav, jord eller fjøs – til bord.

Ramaneffekten

Ramaneffekt er en optisk effekt som gir opplysninger om molekylets egensvingninger og har stor betydning for molekylforskningen. Effekten ble påvist eksperimentelt av inderen C. V. Raman i 1928.

Kilde: Store norske leksikon

Ramanspektroskopi er en metode som egner seg spesielt godt til veldig detaljerte målinger, helt ned på molekylnivå.

Det betyr at det er mulig å måle ikke bare fordelingen av for eksempel fett, protein og vann i en råvare, men også hvilke typer fett, hva slags proteiner – og hvor mye av hver fett- og proteintype.

– Teknologiutviklingen er på vår side. Vi får tilgang til stadig raskere og mer presis teknologi, sier Lintvedt.

Hun forklarer at metoden raman i utgangspunktet bestod av én fokusert laser som målte ett millimeterspunkt av en prøve. Nå finnes raman-instrumenter formet som rør eller pinner, som kan måle punkter på opptil seks millimeter. Og enda viktigere: Forskerne kan nå måle mange punkter på en prøve med en skanning.

– Det betyr at målingen er mer representativ for et større område, forklarer Lintvedt.

Jens Petter Wold er leder av DigiFoods-senteret og veileder for stipendiaten. Han sier at når denne teknologien blir rimeligere og bedre, så øker bruksområdene. Tidligere ble raman brukt i næringer med kostbare råvarer, som farmasi.

– Nå undersøker vi hvordan ramanmålinger av matråstoff kan bidra til å øke råstoffutnyttelse, sikre jevn produktkvalitet eller utvikle differensierte produkter.

Hele den 30 centimenter lange prøven måles mens den passerer raman-proben, et rørformet instrument, på transportbåndet.
Hele den 30 centimenter lange prøven måles mens den passerer raman-proben, et rørformet instrument, på transportbåndet.

Fett i laks og kylling

Et av kvalitetsmålene for oppdrettslaks er mengden marine fettsyrer. Jo mer omega-3-fettsyrer, jo bedre. I restråstoffet fra kylling skal det være minst mulig benrester.

Når den spiselige delen av fisk eller dyr er brukt i matproduksjon, er det ofte rester igjen av råstoffet, som bein, skinn og innvoller. Restråstoffet er fullt av næringsstoffer som det er verdt å ta vare på.

Lintvedt undersøker hvordan hun kan bruke raman til å måle fettsyresammensetning i laks og mengden benrester i restråstoff fra kylling.

Hun eksperimenterer med hvor stor fart prøvene kan ha på transportbåndet for at ramanmålingene skal klare å fange opp nødvendige lysspektre og angi eksakte målinger. Resultatene er lovende.

Mange forsøk

Hun har gjennomført mange av forsøkene med ulike hastigheter på transportbåndet i Nofimas kjøtthall. Kvernet laks og rester fra kylling gått gjennom raman-instrumentet, og skanningene har fanget opp nok detaljer til å kunne måle fettsyresammensetning.

– Så langt har jeg testet mest på kvernet råstoff. Resultatene er brukt til å kalibrere instrumentene slik at de måler akkurat det vi ønsker at de skal måle, og i det tempo vi ønsker at de skal måle, forteller forskeren.

Fettet og benrester er jevnere fordelt i kvernede blandinger, og gir derfor bedre målinger enn hele stykker eller fileter.

En blanding med restråstoff fra kylling gjøres i stand til å sendes nedover transportbåndet i Nofimas kjøtthall.
En blanding med restråstoff fra kylling gjøres i stand til å sendes nedover transportbåndet i Nofimas kjøtthall.

Målingene skal fungere i industrien

Men målingene bør også takle hele laksefileter som beveger seg nedover transportbåndet. Instrumentene bør gi eksakte mål på hver eneste filet, også når de kommer tett etter hverandre slik de gjør i industrien.

Målet er å utvikle strategier som gjør det mulig å måle i samme hastighet som filetene forflytter seg på prosesslinjene i industrien.

Så nøyaktig hvor på laksefileten lønner seg å måle?

– Undersøkelser tyder på at buksiden av fileten vil gi best informasjon, rett og slett fordi mer av fettet sitter her. Men det må flere målinger og analyser til før vi vet nøyaktig hvordan vi får de mest representative målingene, sier Tiril Aurora Lintvedt.

En mer ansvarlig produksjon

I DigiFoods er målet å utvikle roboter med innebygde smarte optiske sensorer. Sensorene blir styrt til å måle best egnede punkter, med riktig hastighet og frekvens. De skal gi svar på akkurat det forskerne ønsker å kartlegge.

For Lintvedt handler dette arbeidet om å være en del av løsningen, å bidra til en mer ansvarlig produksjon.

– Hvis produsentene skal lykkes, trenger de riktig og forståelig informasjon som de vet hvordan de skal bruke. Vi må sette bærekraft i system. Målet er å utnytte alle råvarer best mulig, sier hun .

Lintvedt mener det er riktig å rette søkelyset mot industrien. De har allerede mange automatiske prosesser – som kan bli smartere.

Forskning på digitalisert matproduksjon

Arbeidet Tiril Aurora Lintvedt utfører og hennes doktorgrad er en del av det egenfinansierte prosjektet SpecTec og SFI Digital Food Quality.

Digital Food Quality, med kortnavnet DigiFoods, er et senter for forskningsdrevet innovasjon finansiert av forskningsrådet og deltakende partnere.

Senteret ble etablert i 2020, og den første årsrapporten er tilgjengelig på senterets nettside.

Måleinstrumentene som brukes er til stor grad finansiert av Forskningsrådet gjennom infrastrukturprosjektet Matpiloten.

Powered by Labrador CMS