Effect van thermische en hogedrukprocesvoering op β-caroteen conversies en biotoegankelijkheid: een studie op wortelgebaseerde producten.

Op 30 november 2012 zal Griet Knockaert (KU Leuven Labo Levensmiddelentechnologie) haar doctoraatswerk ‘Effect of thermal and high pressure processing on β-carotene conversions and bioaccessibility: a study on carrot-based products’ verdedigen.

β-Caroteen is een belangrijk micronutriënt omwille van zijn gezondheidsgerelateerde eigenschappen. Wortelen (Daucus carota) zijn een goede bron van β-caroteen in het menselijk dieet en worden zowel vers geconsumeerd als in verwerkte producten (soepen, sappen, purees,…). Thermische procesvoering is de gebruikelijke techniek voor bewaring van levensmiddelen. Thermische behandelingen kunnen echter een aantal kwaliteitsaspecten van wortelen negatief beïnvloeden. In deze context werd hogedrukprocesvoering, zowel in combinatie met verhoogde temperatuur als zonder, ontwikkeld als een alternatieve procestechniek voor thermische procesvoering.

Het doel van het huidige werk was het vergelijken van het effect van thermische en hogedrukprocesvoering, zowel met als zonder verhoogde temperatuur, op β-caroteen. In het eerste deel werd het effect op β-caroteen conversies (isomerisatie en degradatie) onderzocht. In het tweede deel werd het effect van thermische en equivalente hogedrukpasteurisatie en –sterilisatie op β-caroteen concentratie en β-caroteen biotoegankelijkheid onderzocht in twee verschillende wortelgebaseerde producten.

β-Caroteen isomerisatie vond plaats tijdens thermische procesvoering en werd duidelijk versneld door de aanwezigheid van olie. Dit is het gevolg van solubilisatie van de β-caroteen kristallen in de oliedruppels waardoor de gevoeligheid voor hoge temperaturen verhoogd wordt. β-Caroteen isomerisatie tijdens thermische procesvoering (85 °C – 130 °C) kon zowel in een olie/wortel emulsie als in een oliefase aangerijkt met β-caroteen geëxtraheerd uit wortel, gemodelleerd worden door een fractioneel conversiemodel. β-Caroteen isomerisatie verschilde bovendien niet significant in beide matrices. 13-Cis-β-caroteen was het belangrijkste cis-isomeer dat gevormd werd, gevolgd door 15-cis-β-caroteen. De vorming van 9-cis-β-caroteen daarentegen was enkel uitgesproken na lange behandelingen (> 30 tot 60 minuten) bij procestemperaturen boven 115 °C.

Tijdens hogedrukbehandelingen in combinatie met verhoogde temperatuur daarentegen verliep β-caroteen isomerisatie verschillend, afhankelijk van de aan- of afwezigheid van wortelcellen. In een olie/wortel emulsie vond weinig β-caroteen isomerisatie plaats. De transfer van β-caroteen naar de oliefase werd mogelijks verhinderd door versteviging van de celwanden en de vorming van een pectinenetwerk in de celwand van wortelcellen tijdens de hogedrukbehandelingen in combinatie met verhoogde temperatuur, waardoor β-caroteen beschermd werd tegen isomerisatie. In de aangerijkte oliefase daarentegen, die geen wortelcellen bevat, bleek β-caroteen isomerisatie op te treden (toename in percentage cis-isomeren met ± 15%) en drukonafhankelijk te zijn bij 100 °C en bijna temperatuursonafhankelijk te zijn bij 700 MPa.

In tegenstelling tot thermische isomerisatie was degradatie van β-caroteen tijdens thermische behandelingen minder uitgesproken in de aangerijkte oliefase in vergelijking met de olie/wortel emulsie, waarschijnlijk als gevolg van competitie tussen vetzuren en β-caroteen voor oxidatie in de aangerijkte oliefase. Verder had hoge druk geen duidelijk effect op β-caroteen degradatie.

Zowel thermische pasteurisatie als thermische sterilisatie verbeterden de β-caroteen biotoegankelijkheid, zowel in wortelstukjes als in wortelpuree. Het effect was daarenboven meer uitgesproken in aanwezigheid van olie. Het effect van hogedrukprocesvoering van wortelproducten op de β-caroteen biotoegankelijkheid daarentegen was afhankelijk van de graad van intactheid van de matrix en van de intensiteit van het proces. In de meeste gevallen echter hadden de hogedrukbehandelingen geen positief effect op de β-caroteen biotoegankelijkheid, zelfs niet in aanwezigheid van olie.

Zoals aangetoond in dit werk kan besloten worden dat hogedrukprocesvoering geen duidelijk voordeel biedt ten opzichte van thermische procesvoering wat betreft de geselecteerde nutritionele kwaliteitsmerkers van wortelpuree of wortelstukjes. In tegenstelling tot thermische behandelingen geven hogedrukbehandelingen immers niet altijd aanleiding tot een verhoogde β-caroteen biotoegankelijkheid in vergelijking met onbehandelde wortelproducten. Bij thermische procesvoering daarentegen, zelfs wanneer de thermische behandeling resulteert in verlies van β-caroteen door isomerisatie en/of degradatie, is de stijging in β-caroteen biotoegankelijkheid waarschijnlijk hoog genoeg om negatieve effecten ten gevolge van isomerisatie en/of degradatie te overstijgen.

De publieke verdediging van dit doctoraatswerk gaat door op vrijdag 30 november 2012 om 17.00u (locatie: Thermotechnisch Instituut, Kasteelpark Arenberg 41, 3001 Heverlee, Aula van de tweede hoofdwet (TI 01.02)).