Hebben HD (hoge druk) en PEF (pulsed electric field) behandelde producten een superieure kwaliteit in vergelijking met thermisch behandelde producten?
Op 31 augustus 2012 zal Liesbeth Vervoort (KU Leuven Labo Levensmiddelentechnologie) haar doctoraatswerk ‘Novel versus traditional thermal processing technologies for food preservation: a new light on impact comparison’ verdedigen.
Sinds de revelatie van de thermische behandeling als levensmiddelenconserveringsmethode in de 19e eeuw, wordt tot op heden een aanhoudende zoektocht gevoerd naar middelen om de thermische schade aan de productkwaliteit te reduceren. Ondanks doorgevoerde verbeteringen in de klassieke thermische procesvoering, veroorzaakt de toepassing van zelfs geringe hittebehandelingen in de meeste gevallen nog steeds kwaliteitsverlies, waaronder zowel nutritionele als organoleptische degradatie, voornamelijk in levensmiddelen met hittegevoelige componenten en/of kenmerken. Dit bewustzijn heeft de levensmiddelenindustrie en de onderzoekswereld aangespoord om alternatieve nieuwe conserveringstechnologieën te verkennen, die idealiter hetzelfde niveau van veiligheid bieden als de conventionele thermische conservering, maar tegelijkertijd minder nadelig zijn voor kwaliteitsaspecten. Hoge druk (HD) en pulsed electric field (PEF) behandeling vertonen hierbij aanzienlijk potentieel als alternatief of aanvulling van conventionele conserveringsmethoden, aangezien ze de kans bieden de balans tussen de veiligheids- en kwaliteitskarakteristieken van de huidige thermisch behandelde levensmiddelen te verbeteren. Het groot aantal wetenschappelijke studies dat de afgelopen decennia reeds werden gepubliceerd suggereren een superieure kwaliteit van HD- en PEF-behandelde producten ten opzichte van hun thermisch behandelde tegenhangers. Doch, in dit onderzoek werd het heersend gebrek aan fair geselecteerde procescondities bij deze studies aan de kaak gesteld, aangezien deze een vertekende (positieve) perceptie van nieuwe conserveringstechnologieën kunnen creëren.
In tegenstelling tot de meeste voorafgaande vergelijkende studies over nieuwe en klassieke thermische conserveringsmethoden, werd in dit onderzoek een eerlijke vergelijking beoogt, door procescondities te selecteren die een equivalente microbiële veiligheid garanderen. Bovendien werd geopteerd voor apparatuur van piloot- en industriële schaal, die condities verzekeren die zo dicht mogelijk aanleunen bij industriële toepassing. Voor het maken van deze vergelijking werden twee strategieën toegepast. In een eerste experimenteel deel van dit onderzoek werd de vergelijking, zoals gebruikelijk, benaderd volgens een doelgerichte tactiek, in die zin dat de impact werd nagegaan op een selectie van kwaliteitsaspecten die van belang geacht worden. Niettegenstaande het feit dat de resultaten van deze analyses ongetwijfeld zeer verrijkend kunnen zijn, brengt het uitsluitend focussen op gekende kwaliteitsaspecten helaas met zich mee dat mogelijke onverwachte of onbewuste effecten van (nieuwe) procesvoering over het hoofd kunnen gezien worden. Daarom werd in het tweede experimenteel deel een nieuwe, niet-doelgerichte strategie verkend, om zo de beperkingen van de alomtegenwoordige gerichte analyses te ondervangen. Twee relevante fruit- en groentegebaseerde modellevensmiddelen werden uitgekozen als casestudies voor deze vergelijking: vloeibaar, sterk-zuur sinaasappelsap en vaste, zwak-zure wortelen.
In het eerste deel van dit onderzoek werd een uitvoerige karakterisering van de procesimpact nagestreefd door een ruime selectie aan kwaliteitsaspecten te analyseren.
De eerste casestudy over milde pasteurisatie van sinaasappelsap resulteerde slechts in significante verschillen in residuele enzymactiviteiten tussen thermische, HD- en PEF-behandeling. Alle overige bestudeerde kwaliteitsparameters (°Brix, suikerprofiel, pH, organisch zuurprofiel, bittercomponenten, kleur, vitamine C, carotenoïdeprofiel, furfural en hydroxymethylfurfural) ondervonden geen verschillende impact van de drie pasteurisatietechnieken. In tegenspraak tot wat meestal verkondigd wordt, toonden deze resultaten aan dat HD- en PEF-gepasteuriseerde sinaasappelsappen geen superieure kwaliteit hebben in vergelijking met hun thermisch behandelde tegenhanger, wanneer deze vergelijking gebaseerd wordt op microbieel equivalente procescondities.
De tweede casestudy over conservering van wortelen wees uit dat, voor dit producttype, het potentiële voordeel van HD-behandeling ten opzichte van thermische behandeling sterk afhankelijk is van de toegepaste procesintensiteit. Enkele eigenschappen (enzymactiviteiten en textuur) ondervonden een significant kleinere impact van HD-behandeling dan van thermische behandeling, echter slechts bij pasteurisatie-intensiteiten, terwijl andere aspecten (kleur, carotenoïden en hydroxymethylfurfural) uitsluitend bij sterilisatie-intensiteiten significant minder beïnvloed werden door HD-behandeling. Thermische sterilisatie berokkende de grootste schade aan de wortelkwaliteit, terwijl alle overige behandelingen (milde en intense thermische pasteurisatie, milde en intense HD-pasteurisatie en HD-sterilisatie) resulteerden in een vergelijkbare globale kwaliteit. Het belangrijkste aandeel in deze impact van thermische sterilisatie werd geleverd door bruinkleuringsreacties en carotenoïdedegradatie en -isomerisatie.
In het tweede deel van dit onderzoek werd het gebruik van headspace fingerprinting geopperd als niet-doelgerichte benadering. Deze techniek bleek een aantrekkelijk instrument om de impact van nieuwe en de thermische processen te vergelijken, aangezien het de evaluatie van een meer globaal beeld van het product mogelijk maakt, door het opvolgen van een breed scala aan verbindingen, eerder dan zich slechts te concentreren op een bepaalde (groep van) component(en).
In de casestudy over milde pasteurisatie van sinaasappelsap werden geen grote verschillen in procesimpact gedetecteerd tussen thermische, HD- en PEF-behandeling, net na procesvoering. Louter indirecte verschillen werden zichtbaar tijdens bewaring, die konden toegeschreven worden aan microbiële groei in het onbehandelde sap en aan verschillen in enzyminactivatie van de thermische en HD-behandelde sappen enerzijds en het PEF-behandeld sap anderzijds.
Tussen de thermische en HD-behandeling van wortelen, daarentegen, werden belangrijke verschillen in impact aan het licht gebracht, die meer uitgesproken werden bij toenemende procesintensiteiten. Het merendeel kon gerelateerd worden aan Maillard-reacties (furanen), onverzadigde vetzuuroxidatie (alifatische aldehyden) en degradatie van carotenoïden. Deze reacties traden aanzienlijk meer op tijdens thermische behandeling en werden bepaald door de toegepaste thermische belasting tijdens procesvoering. Slechts enkele vluchtige componenten met een hogere concentratie na HD-behandeling werden achterhaald bij sommige procesintensiteiten, en konden toegeschreven worden aan enzymatische activiteiten en terpinoleenoxidatie.
De resultaten van zowel de gerichte als niet-gerichte tactiek in dit doctoraatsonderzoek bewijzen dat, voor de geselecteerde procescondities en producten, HD- en PEF-behandeling geen significante verschillen teweegbrengen in de voornaamste componenten met betrekking tot volksgezondheid, in vergelijking met overeenkomstige producten die momenteel verkrijgbaar zijn op de markt, gaande van verse tot gesteriliseerde producten. Bijgevolg werd geen bezwaar opgetekend voor de consumptie van HD- of PEF-gepasteuriseerd sinaasappelsap en HD-gepasteuriseerde of ‑gesteriliseerde wortelen, aangezien geen wijzigingen in het menselijke metabolisme verwacht worden die de gezondheid in het gedrang zouden brengen (in het kader van de Europese Novel Foods wetgeving).
De publieke verdediging van dit doctoraatswerk gaat door op vrijdag 31 augustus 2012 om 17.00u (locatie: Thermotechnisch Instituut, Kasteelpark Arenberg 41, 3001 Heverlee, Aula van de tweede hoofdwet (TI 01.02)
