FLANDERS' FOOD RADAR

Fysico-chemische stabiliteit van prebiotische vezels

Onderzoek naar de fysico-chemische eigenschappen van prebiotica blijft vaak onderbelicht. Nochtans zijn deze eigenschappen bepalend voor hun toepasbaarheid in voedingsproducten en dranken. Bovendien kunnen ze ons ook wat leren over hun effectiviteit.

Prebiotische vezels

Prebiotische vezels zijn niet-verteerbare oligosachariden (NVO) die selectief de groei en/of activiteit van één of meerdere types gezondheidsbevorderende colonbacteriën stimuleren.  Voorbeelden van NVO waarvan het fysiologisch (gezondheidsbevorderend) effect intens bestudeerd wordt zijn: fructooligosachariden (FOS), of ook wel oligofructose genoemd), xylooligosachariden (XOS) en arabinoxylooligosachariden (AXOS).  Deze NVO bezitten daarenboven interessante technologische eigenschappen en ze worden dan ook in verschillende voedingsproducten en dranken toegepast.  Hierbij spelen de fysico-chemische eigenschappen van de NVO een belangrijke rol.  Vanuit dit oogpunt werden FOS (800 Da), XOS (400 Da) en AXOS (1500 Da) in een recent onderzoek met elkaar vergeleken.  

Smaak

AXOS bleken tienmaal minder zoet dan sucrose en drie maal minder zoet dan XOS en FOS.  Dit maakt dat NVO technologisch toegepast kunnen worden zonder veel invloed uit te oefenen op de smaak.  AXOS biedt bijvoorbeeld mogelijkheden om laag calorische bieren wat meer ‘body’ te geven.  Toevoegingen van 2 tot 10 g/L verbeterden immers het mondgevoel van deze bieren.  

Hitte- en pH-stabiliteit

Om de stabiliteit te testen werden AXOS, XOS en FOS gedurende 0 tot 60 min gekookt en dat onder verschillende pH condities (Figuur 1). 

 

Figuur 1: Percentage gedegradeerde AXOS (a), XOS (b) en FOS (c) bij incubatie op 100 °C gedurende 0, 5, 10, 15, 20, 30 en 60 min bij pH 2, 3, 7 en 11.  Bron: Courtin et al., 2009

De resultaten toonden dat:

  • XOS en in afnemende mate FOS en AXOS gevoelig zijn voor degradatie bij alkalische pH (pH 11)
  • FOS een beetje en XOS en AXOS niet gevoelig zijn voor degradatie onder zure omstandigheden (pH 2 en 3). Wel treden er bij lage pH waarden splitsingen van de glycosidische bindingen in de oligosacharideketen op.  Ook dit effect is sterker in FOS dan in XOS en AXOS.

Nader onderzoek leerde dat degradatie bij alkalische pH te wijten is aan ‘alkaline peeling’ waarbij de oligosacharide hoofdketen systematisch wordt ‘afgeknabbeld’ door splitsing van de glycosidische binding aan het reducerende uiteinde.  Bij NDO met langere hoofdketens en/of met veel zijketens (zoals arabinose-substituenten in het geval van AXOS) verloopt de ‘alkaline peeling’ dan ook trager. 

Wat zure hydrolyse betreft wees eerder onderzoek reeds uit dat β-bindingen tussen furanosyl eenheden (zoals fructofuranosyl in FOS) gevoeliger zijn voor zure hydrolyse dan α-bindingen tussen furanosyl eenheden (zoals arabinofuranosyl substituenten in AXOS) en dat β-bindingen tussen de pyranosyl eenheden (zoals xylopyranosyl in de XOS en AXOS hoofdketen) het meest zuur stabiel zijn.

Stabiliteit in functie van houdbaarheid

Bij koele bewaring (4 °C) bleken FOS, XOS en AXOS geen degradatie onder zure omstandigheden te ondergaan.  Zure hydrolyse van de glycosidische bindingen werd enkel waargenomen in FOS. Onder alkalische omstandigheden daarentegen trad ook bij 4 °C ‘alkaline peeling’ op en weer bleek XOS hiervoor het meest gevoelig te zijn. 

Bij bewaring onder suboptimale omstandigheden (bij 37°C) bleek zure hydrolyse van de glycosidische bindingen ook op te treden bij XOS en AXOS, zij het in veel minder sterke mate dan bij FOS.  De hogere temperatuur versterkte het degradatie effect van ‘alkaline peeling’ op FOS, XOS en AXOS meer dan tienvoudig. 

Effectiviteit

Aangezien prebiotica hun gunstig effect uitoefenen in het colon dienen zij de maag-darm transit zo ongeschonden mogelijk door te maken.  NDO kunnen dan ook maar beter pH stabiel zijn.  Algemeen gezien dient men rekening te houden met deze en andere (bijvoorbeeld oplosbaarheid) fysico-chemische eigenschappen voor het bepalen van effectieve dosissen van prebiotica.

Nuttige Links

Bronnen 

  • Courtin, C.M., Swennen, K., Verjans, P. and Delcour, J.A.,  2009.  Heat and pH stability of prebiotic arabinoxylooligosaccharides, xylooligosaccharides and fructooligosaccharides.  Food Chemistry 112: 831-837.  Voor een PDF kopie, contacteer: Christophe.Courtin@biw.kuleuven.be.  
  • Swennen, K. Production, characterisation and functionality of arabinoxylooligosaccharides with different structures. Doctoral dissertation K.U.Leuven, 2007.

Nuttige links