• Logo Matís

Doktor í líftækni: Gæðabreytingar sjávarafurða við vinnslu mældar með NMR og NIR spektroskópíu

6.4.2011

Síðastliðinn föstudag 1. apríl varði María Guðjónsdóttir doktorsritgerð sína „Gæðabreytingar sjávarafurða við vinnslu mældar með NMR og NIR spektróskópíu“ (e. Quality changes during seafood processing as studied with NMR and NIR spectroscopy)

við líftæknideild Norska tækniháskólann í Þrándheimi (Norwegian University of Science and Technology, NTNU, Department of Biotechnology) í samstarfi við Matís.

Aðalleiðbeinandi var Prófessor Turid Rustad (NTNU) en í doktorsnefndinni sátu einnig Sigurjón Arason, yfirverkfræðingur hjá Matís og dócent hjá Háskóla Íslands, og Dr. Sveinn Margeirsson, forstjóri Matís. Andmælendur voru Prof. Anders Karlsson frá Kaupmannahafnarháskóla og Dr. Kristin Lauritzsen frá Háskólanum í Tromsø. Formaður doktorsmatsnefndar, Oleksandr Dykyy dócent við NTNU stýrði athöfninni.

Verkefnið var unnið sem hluti verkefnanna Fljótlegar mæliaðferðir við matvælavinnslu í samstarfi við Marel (styrkt af Tækniþróunarsjóði Rannís nr. 071320008), Chill-on (styrk af 6. rammaáætlun Evrópusambandisins nr FP6-016333-2), Kælibót (styrkt af Tækniþróunarsjóði Rannís nr. 061358008 og AVS nr. R 061-06), Vinnsla og gæðastýring á eldisþorski (styrkt af AVS nr. R026-06), Bestun á þíðingar- og ílagnarferli rækju til pillunar (styrkt af AVS nr. R086-09), Ferlastýring við veiði, vinnslu og verkun saltfisks (styrkt af AVS nr. R042-05) og Maximum resourse utilization – Value added by fish by-products, (styrkt af Nordic Innovation Center - NICe nr. 04252).

Ritgerðin byggist á fimm ritrýndum vísindagreinum. Þrjár þeirra hafa nú þegar verið birtar og hinar tvær hafa verið samþykktar til birtingar.

Samantekt
Framleiðsla sjávarafurða er flókið ferli sem í felast fjöldi þrepa þar sem gæði geta tapast við vinnslu og geymslu.  Markmið verkefnisins var að öðlast dýpri skilning á þeim breytingum sem eiga sér stað innan vöðva sjávarafurða við vinnslu og geymslu og hvernig þessar breytingar hafa áhrif á gæði lokaafurðarinnar. Ferlarnir sem skoðaðir voru í verkefninu voru mismunandi vinnslueiginleikar villts þorsks og eldisþorsks (Gadus morhua) við framleiðslu léttsaltaðra afurða, áhrif söltunaraðferðar,  ofurkælingar og loftskiptra umbúða á geymslu þorskhnakkastykkja, áhrif mismunandi forsöltunaraðferða við framleiðslu saltfisks, áhrif próteinsprautunar á gæði og stöðugleika ufsaflaka (Pollachius virens) í frystingu og kælingu og áhrif polyfosfatstyrks við forlageringu og lengd lageringar við vinnslu kaldhafsrækju (Pandalus borealis).

Lágsviðs kjarnaspunamælitækni (Low field nuclear magnetic resonance, LF-NMR) var notað til að mæla vatnsdreifingu og til að meta vatnseiginleika vöðvans. Slökunarmælingar (relaxation time measurements) bentu til þess að finna mætti 1-3 vatnshópa í vöðvanum eftir því hvernig sýnin höfðu verið meðhöndluð. Fjölþáttagreining (multivariate analysis) var framkvæmd til að bera saman niðurstöður spektróskópískra aðferða við niðurstöður hefðbundinna mæliaðferða og til að auðvelda túlkun niðurstaða. Höfuðþáttagreining (Principal Component Analysis) var notuð til að finna hvaða mælibreytur áttu samleið og línuleg aðhvarfsgreining (Partial Linear Square models) var þá notuð til að finna hvaða breytur sýndu tölfræðilega sterka fylgni. Sterk fylgni fannst á milli NMR mælinganna og mælibreyta sem lýsa vatnseiginleikum vöðvans, svo sem vatnsinnihaldi, vatnsheldni, vatnsvirkni, dripi og suðunýtingu við vinnslu en einnig við aðrar mikilvægar breytur er lýsa efna- og eðliseiginleikum vöðvans, svo sem sýrustigi vöðvans og myndun rokgjarna sundrunarefna (TVB-N og TMA) til að nefna nokkrar breytur. Verkefnið benti þá til þes að nota megi lágsviðs NMR til að meta áhrif afmyndunar- og niðurbrotsferla á vöðva sjávarafurða þar sem ferlarnir hafa áhrif á vatnseiginleika vöðvans.

Notkun einhliða lágsviðssegla (unilateral low field NMR magnets) var prófuð við rækjuvinnslu. Tæknin reyndist efnileg til notkunar við rauntímamælingar á gæðaþáttum rækju og annarra sjávarafurða, þó svo að vinna þurfi frekar að bestun mælistillinga tækisins.

Nærinnrauðar rauntímamælingar (NIR) með trefjapróbu á rækju voru einnig prófaðar í verkefninu. Sterk fylgni fannst við vatnsinnihald og vatnsheldni rækjunnar m.v. hefðbundnar efnamælingar. Kalíbreringar tilbúnar til notkunar í vinnslulínum rækju, voru búnar til fyrir þessar breytur.

Verkefnið sýnir að LF-NMR og NIR eru mjög nothæfar aðferðir til rauntímamælinga á ýmslum efna- og eðliseiginleikum sjávarafurða við vinnslu og geymslu. Hins vegar þarf að besta þessar aðferðir og aðlaga þær fyrir hvern feril um sig með tilliti til eiginleika hráefnis, val á vinnsluaðferð, val á íbótar- og hjálparefnum og styrkur þeirra, hver lokaafurðin á að vera og meta út frá því hvaða gæðabreytur eru mikilvægastar í hverjum ferli fyrir sig.

Lykilorð: Lágsviðs kjarnaspunamælingar (Low field Nuclear Magnetic Resonance, LF-NMR), sjávarafurðir, vöðvaeiginleikar, ferlastýring, nærinnrauðar mælingar (Near infrared spectroscopy, NIR), efna- og eðliseiginleikar.

María er fædd 25. ágúst árið 1980 í Reykjavík. Hún lauk B.Sc. gráðu í efnaverkfræði frá Háskóla Íslands í samstarfi við University of California, Santa Barbara 2004 og M.Sc. gráðu í efnaverkfræði með eðlisfræðiáherslu frá Chalmers tækniháskólanum í Gautaborg 2006. María hefur starfað hjá Matís sem verkefnastjóri á vinnslu- og virðiskeðjusviði síðan 2007. Rannsóknir hennar hafa beinst að þróun og notkun fljótlegra mæliaðferða til að meta efna- og eðliseiginleika matvæla við vinnslu og geymslu og hvernig megi nota slíkar aðferðir til að bæta vinnsluferla matvæla. Foreldrar Maríu eru Dr. Guðjón Haraldsson, þvarfæraskurðlæknir og Sigríður Siemsen, lyfjafræðingur. Kærasti Maríu er Edmond Eric Alexandrenne, vélstjóri og eiga þau soninn Oliver Alexandrenne.

Fyrirspurnum má beina til Maríu Guðjónsdóttur í síma 422-5091 eða um tölvupóstfang mariag@matis.is.

Listi yfir greinar úr verkefninu
  I.Gudjonsdottir M, Gunnlaugsson VN, Finnbogadottir GA, Sveinsdottir K, Magnusson H, Arason S, Rustad T. 2010. Process control of lightly salted wild and farmed Atlantic cod (Gadus morhua) by brine injection, brining and freezing–A low field NMR study. Journal of Food Science 75 (8), E527-536.

  II. Gudjónsdóttir M, Lauzon HL, Magnússon H, Sveinsdóttir K, Arason S, Martinsdóttir E, Rustad T. 2011. Low field Nuclear Magnetic Resonance study on the effect of salt and modified atmosphere packaging on cod (Gadus morhua) during superchilled storage. Food Research International 44, 241-249.

  III. Gudjónsdóttir M, Arason S, Rustad T. 2011. The effects of pre salting methods on water distribution and protein denaturation of dry salted and rehydrated cod – A low field NMR study. Journal of Food Engineering 104, 23-29.

  IV. Gudjónsdóttir M, Karlsdóttir MG, Arason S, Rustad T. 2010. Injection of fish protein solutions to fresh saithe (Pollachius virens) fillets studied by low field Nuclear Magnetic Resonance and physicochemical measurements. Accepted for publication in Journal of Food Science and Technology.

  V. Gudjónsdóttir M, Jónsson Á, Bergsson AB, Arason S, Margeirsson S, Rustad T. 2010. Shrimp processing assessed by low field Nuclear Magnetic Resonance, Near Infrared spectroscopy and physicochemical measurements – The effect of polyphosphate content and length of pre-brining on shrimp muscle. Accepted for publication in Journal of Food Science.


Fréttir