10.02.2026 by Dr. Ligia de Souza
Voorspellen van eiwitdenaturatie tijdens pasteurisatie met de software NETZSCH Kinetics Neo
Ontdek hoe NETZSCH Kinetics Neo eiwitdenaturatie tijdens pasteurisatie voorspelt en helpt bij het optimaliseren van voedselverwerking met behoud van functionaliteit.
Waarom eiwitdenaturatie belangrijk is bij thermische pasteurisatie
Pasteurisatie is een van de belangrijkste voedselverwerkingstechnologieën, die zorgt voor microbiële veiligheid en de houdbaarheid verlengt. Hoewel thermische behandelingen zijn ontworpen om zacht te zijn, hebben ze onvermijdelijk invloed op temperatuurgevoelige componenten, met name eiwitten. Aangezien eiwitten vitale functionele eigenschappen leveren, zoals oplosbaarheid, gelering en emulgering, is het essentieel om te begrijpen hoe ze reageren op hitte om voedselingrediënten van hoge kwaliteit te ontwikkelen. Denaturatie van eiwitten kan de genoemde eigenschappen beïnvloeden.
Traditionele pasteurisatietechnieken variëren sterk in temperatuur en duur. Batch- of LTLT-behandelingen (lage temperatuur, lange tijd) verhitten producten langzaam gedurende enkele minuten, terwijl HTST-processen (hoge temperatuur, korte tijd), ultrapasteurisatie en UHT (ultrahoge temperatuur) voedingsmiddelen blootstellen aan hogere temperaturen gedurende enkele seconden. Elke methode biedt een andere balans tussen microbiële controle en productkwaliteit. Overmatige hitte kan echter leiden tot denaturatie van eiwitten, verlies van voedingswaarde en veranderingen in textuur of uiterlijk. Ondanks de opkomst van niet-thermische alternatieven, zoals hogedrukverwerking en gepulseerde elektrische velden, blijft thermische pasteurisatie dominant in veel industriële sectoren. Daarom worden voorspellende tools die de thermische effecten op eiwitten kunnen evalueren en optimaliseren steeds waardevoller.
Van DSC-curven naar kinetische modellen: Voorspellen van veranderingen in eiwitten door hitte
NETZSCH Kinetics Neois een krachtig softwareplatform voor het modelleren van temperatuurafhankelijke reacties. Door kinetische analyse van gegevens van NETZSCH thermische analyse-instrumenten kan de software zowel modelvrije als modelgebaseerde beschrijvingen maken van complexe reactiepaden. Voor eiwitdenaturatiestudies stelt dit onderzoekers in staat om verder te gaan dan alleen het observeren van DSC-curves en in plaats daarvan nauwkeurige kinetische modellen te ontwikkelen die onthullen hoe eiwitten ontvouwen onder specifieke temperatuurprofielen. Deze modellen kunnen vervolgens worden gebruikt om de mate van denaturatie onder echte verwerkingsomstandigheden te voorspellen.
In een recente toepassingsnotitie analyseerden we gistproteïnedispersies met Differential Scanning Calorimetry(DSC ) om hun thermische gedrag te bepalen. Tijdens de eerste verhittingscyclus vertoonde het eiwit een brede denaturatie tussen 44°C en 78°C. Een tweede verhittingscyclus leverde geen thermische effecten op, wat de onomkeerbaarheid van de denaturatie bevestigde. Om de kinetiek van dit proces vast te stellen, voerden we metingen uit bij verschillende verwarmingssnelheden. Met behulp van de software Kinetics Neo evalueerden we deze datasets en vonden we een uitstekende overeenkomst met zowel de modelvrije Friedman-analyse als de driestaps modelgebaseerde benadering.
Optimalisatie van pasteurisatieprocessen met Kinetics Neo simulaties
Na het vaststellen van de kinetische parameters, Kinetics Neo gebruikt om eiwitdenaturatie te simuleren onder typische pasteurisatiecondities. De voorspellingen onthulden significante verschillen tussen de methoden. Batchpasteurisatie leidde tot bijna volledige denaturatie lang voordat de volledige behandelingstijd verstreken was. Daarentegen veroorzaakte UHT-behandeling een snelle en uitgebreide conversie (na 1 s is nog maar ongeveer 10% van het natieve eiwit over). HTST was milder, maar tastte nog steeds een aanzienlijk deel van het eiwitgehalte aan. Ultrapasteurisatie was de enige methode die het meeste natieve eiwit behield omdat de zeer korte blootstellingstijd de algehele denaturatie beperkte.
Dit werk laat zien hoe kinetische modellering de optimalisatie van pasteurisatiestrategieën kan ondersteunen. Door NETZSCH Kinetics Neo te gebruiken, kunnen voedselproducenten Identify verwerkingsvensters gebruiken die de eiwitfunctionaliteit behouden, de werklast van experimenten verminderen en een meer gecontroleerde aanpak van thermische behandeling hanteren. Het resultaat is een gegevensgestuurde aanpak voor het ontwerpen van processen die zowel de productkwaliteit als de ontwikkelingsefficiëntie verbetert.
Lees de volledige toepassingsnotitie:
Bekijk ook dit webinar:
