Side 28

n FØDEVAREKEMI Spot på faseovergange i grevefedt med fast-stof NMR Julen er snart over os. Grevefedt, en af de klassiske komponenter fra det traditionelle julefrokostbord, er blevet analyseret med fast-stof NMR. Af Daniel Topgaard 1 , Diana Bernin 2 og Emmanouela Leventaki 2 1 Institut for Kemi, Lunds Universitet, Lund 2 Institut for kemi og kemiteknik, Chalmers Tekniske Universitet, Gøteborg Indtil midten af 1​​ 900-tallet var svi - nefedt med sprøde stykker skind den mest udbredte smørepålæg. Produk - tet er kendt som griebenschmalz på tysk, smalec på polsk og grevefedt på dansk. Men i midten af ​1​ 900-tal - let kom smør og margarine på banen, og grevefedt blev i høj grad erstattet af disse produkter. I dag er grevefedt for mange blevet en slags klas- siker, der indgår i det traditionelle julefrokostbord. Foto: Pixabay. Figur 1. 13 C MAS NMR-spektre for grevefedt ved +2ºC opnået ved hjælp af spektral filtering for at fremhæve sameksistensen af ​ faste stoffer og væsker. Spektrene blev optaget ved anvendelse af DP (grå), CP (blå) og INEPT (rød) pulssekvenser. Spektrene blev optaget på en ~40 μL prøve af et kommercielt grevefedtprodukt vist på billedet nederst til venstre. Peak assignment henviser til de mærkede kulstofatomer i de kemiske strukturtegninger af en generisk aminosyrerest i et protein og et repræsentativt fedtmolekyle med linolsyre, palmitinsyre og oliesyreacylkæder knyttet til glyceroldelen via esterbindinger. Labels ved ~30 og ~32 ppm indikerer de distinkte kemiske skift af indre methylensegmenter, der gennemgår trans/gauche-konformationel isomerisering eller indtager en all-trans-konfiguration. De øverste spektre er forstørret×10 sammenlignet med de nederste. Stjerner angiver spinningssidebånd og label ved 105 ppm indikerer maksimum af en bred DP-resonans fra Kel-F-materialet i rotorindsatsen. Figuren er reproduceret fra Bernin et al. [2] under Creative Commons CC BY license. 28 Dansk Kemi, 104, nr. 6, 2023 -

Side 29

FØDEVAREKEMI n Foto: Wikimedia. Er det hele et fedt? Hvad karakteriserer egentlig en god grevefedt? Smag har betydning, men derudover er mundfylde (”mouthfeel”) også afgørende. Mundfylde bestem - mes i høj grad af de gradvise overgange mellem forskellige faste og flydende fedtfaser, når vi bider, tygger og synker maden. Mens en fedtkilde, der består af ensartede triglycerider med samme acyl - kædelængder og samme grad af umættet - hed, formentlig ikke giver den optimale smelteprofil, forventes det, at en fedtkilde bestående af varierende triglycerider, hvor visse krystalformer eventuelt er sta - biliseret med tilsætningsstoffer, i højere grad vil bidrage til en større sensorisk oplevelse i form af mundfylde. For et rent mættet triglyceridsystem vil krystallisation af den smeltede fase finde sted ved dannelse af den såkaldte α-form (pseudohexagonal) og efterføl - gende overgang til den β-form (trik - linisk), nogle gange via β′-formen [1]. Simple blandede triglycerider har ofte det samme forløb. Mere komplekse blan- dinger, herunder triglycerider med for - skellige acylkædelængder og grader af umættethed forbundet med den samme glyceroldel, kan forventes at have mere komplekse krystallisationsprocesser med fraktionering af molekylære kom - ponenter mellem den smeltede fase og forskellige krystalformer. Metoder til karakterisering Røntgendiffraktion kan give et væld af oplysninger om krystalsymmetrier, afstande og nogle gange atompositioner i enhedscellen i et triglycerid-system. Derimod kan røntgendiffraktion ikke karakterisere de flydende og de mindre ordnede faste faser i en multikompo- nentfedtblanding, som mange fedtholdi- ge fødevarer, inklusiv grevefedt, består af. Lavfelts proton NMR er en hurtig og nøjagtig metode til at kvantificere forholdet mellem fast og flydende fedt, men i grevefedt vil tilstedeværelsen af andre faste stoffer, som for eksempel partikler af svineskind, introducere støj og dermed indvirke på analyserne. Fast-stof NMR-analyser Med det formål at muliggøre en karakte- risering af en blanding af spækbaserede smørepålæg, blev der anvendt kulstof-13 ( 13 C) fast-stof NMR til en detaljeret undersøgelse af termotropiske faseover- gange i udvalgte smørepålægsprodukter [2]. Fast-stof NMR er afhængig af ”ma - gic angle spinning” (MAS). Ved hjælp af proton decoupling, opnås 13 C-spektre med tilstrækkelig opløsning til at identificere multiple alifatiske, olefinske og allyliske kulstofatomer i kulbrint - kæderne, selv under tilstedeværelsen af k​​ ollagenprotein fra svineskindet [3]. Ved at anvende en kombination af både krydspolariseringseksperimenter (CP), hvor polarisering overføres fra protoner til kulstof, og INEPT (insensitive nuclei enhanced by polarization transfer) puls - sekvensen, kan der opnås information om de molekylære segmenter med kom - binationer af fast, intermediær, flydende og flydende krystallinsk dynamik. De NMR-spektroskopiske målinger blev gennemført på et 500 MHz spektro - meter udstyret med en 4 mm CPMAS probe og en MAS spinningshastighed på 5 kHz. Figur 1 viser 13 C NMR-spektre for grevefedt målt ved 2°C, hvor de sam - menlignelige amplituder af CP- og INEPT-resonanser indikerer, at prøven af grevefedt indeholder nogenlunde samme mængder af fast og flydende fase. De større linjebredder i CP-spek - tret afspejler hovedsageligt variation i de​​ isotrope kemiske skift, der stammer fra konformationer og pakninger af krystal - linske faste stoffer. Omvendt resulterer hurtig konformationel isomerisering i de smalle INEPT-toppe. Smelteprofilen blev undersøgt ved at optage NMR- spektre på prøverne af grevefedt ved varierende temperatur. Det overordnede forhold mellem fast og flydende fedt kunne estimeres ved sammenligning af all-trans CP og trans/gauche INEPT- toppe (kemiske skift ved henholdsvis ~32 og ~30 ppm). Ved den laveste under - søgte temperatur, -8°C, var alle prøver domineret af fast fedt. Med stigende temperatur blev fast fedt forventeligt gradvist erstattet med en flydende form. Grevefedten inde - holdt både fast og flydende fedt over et temperaturinterval på mere end 40°C, i overensstemmelse med en blanding af flere komponenter med individuelle overgangstemperaturer bestemt af deres acylkædelængder og grader af umæt - tethed. En mere detaljeret inspektion af temperaturafhængigheden af ​C​ P- resonanserne fra all-trans methylen (~32 ppm) og karbonyl (~173 ppm) afslørede mindst to sæt toppe, der formentlig stammer fra krystalformer analoge med de lavtsmeltende α- og højtsmeltende β-former, der findes i rene triglycerid - systemer. Sammenligning med lit - teraturdata for α/β′- og β-formerne af tripalmitin og andre krystalformer af all-trans alkaner [4-6] indikerede, at de molekylære konformationer og krystal - strukturer i grevefedt adskiller sig fra dem, der findes i rene triglycerider. Konklusion Fast-stof NMR med spektral filtering muliggør detaljeret karakterisering af sameksisterende faste og flydende faser i spækbaseret smørepålæg som grevefedt over forskellige temperaturområder. De mange spektrale detaljer indikerer, at metoden er anvendelig i forbindelse med udvikling af forskellige typer af fedt - holdige fødevareprodukter med optimal balance mellem fast og flydende frak - tioner for at opnå gunstige teksturegen- skaber og forbrugerappel ved forskellige serveringstemperaturer. E-mail: Daniel Topgaard: daniel.topgaard@f kem1.lu.se Referencer: 1. L. Hernqvist, K. Larsson, On the crystal structure of the β′-form of trigycerids and structural changes at the phase transitions LIQ. → α → β′ → β. Fette Seifen Anstrichm. 9, 349-354 (2002). https://doi.org/10.1002/ lipi.19820840905. 2. D. Bernin, E. Leventaki, D. Topgaard. Solid-liquid phase transitions of triglycerides in griebenschmalz, smalec, and fedt Studied Using 13 C solidstate NMR with dynamicsbased spectral filtering. Appl. Magn. Reson. (2023). https://doi. org/10.1007/s00723-023-01564-5. 3. S. Björklund, A. Nowacka, J.A. Bouwstra, E. Sparr, D. Topgaard, Characterization of stratum corneum molecular dynamics by natural-abundance 13 C solid-state NMR. PLOS One. 8, e61889 (2013). https://doi. org/10.1371/journal.pone.0061889. 4. S.M. Bociek, S. Ablett, I.T. Norton, A 13 C-NMR study of the crystal polymorphism and internal mobilities of the triglycerides, tripalmitin and tristearin. J. Am. Oil Chem. Soc. 62, 1261-1266 (1985). https://doi. org/10.1007/BF02541839. 5. D.L. VanderHart, Infuence of molecular packing on solid-state 13 C chemical shifts: the n-alkanes. J. Magn. Reson. 44, 117-125 (1981). https://doi.org/10.1016/0022- 2364(81)90195-5. 6. M. Adam-Berret, C. Rondeau-Mouro, A. Riaublanc, F. Mariette, Study of triacylglycerol polymorphs by nuclear magnetic resonance: effects of temperature and chain length on relaxation parameters. Magn. Reson. Chem. 46, 550–557 (2008). https://doi.org/10.1002/mrc.2213. - Dansk Kemi, 104, nr. 6, 2023 29
    ...