FLANDERS' FOOD RADAR

De invloed van thermische behandelingen op β-caroteen conversies en biotoegankelijkheid: een casestudie van wortelen

Op 22 juni 2011 verdedigde Lien Lemmens (K.U.Leuven Labo Levensmiddelentechnologie) haar doctoraatswerk ‘β-Carotene conversions and bioaccessibility as influenced by thermal processing: a case study on carrots’. In dit onderzoek werd nagegaan wat het effect is van thermische behandelingen op de isomerisatie en biotoegankelijkheid van β-caroteen in wortelgebaseerde levensmiddelen.

β-Caroteen is een belangrijke micronutriënt, aanwezig in verscheidene plantaardige levensmiddelen. De consumptie van levensmiddelen rijk aan β-caroteen is gerelateerd aan belangrijke gezondheidsbevorderende effecten. Wortelen (Daucus carota) zijn een goede bron van β-caroteen en ze worden wereldwijd geconsumeerd. Vooraleer ze geconsumeerd worden, worden wortelen vaak mechanisch en/of thermisch behandeld tijdens bereidingsprocessen (vb. hakken, mixen, koken en stomen) en conserveringsprocessen (vb. pasteurisatie en sterilisatie processen). Het is algemeen aangetoond dat deze behandelingen gewenste en ongewenste kwaliteitsveranderingen kunnen veroorzaken.

Zowel op laboratorium- als op pilootschaal werd aangetoond dat isomerisatiereacties van β-caroteen tijdens het thermisch behandelen van wortelstukjes beperkt waren. Dit kan erop wijzen dat β-caroteen van nature uit door de wortelmatrix beschermd is tegen thermische isomerisatie. Isomerisatiereacties van β-caroteen tijdens het thermisch behandelen van wortelpuree (80°C-150°C) konden gemodelleerd worden aan de hand van een fractioneel conversiemodel: na lang behandelen bereikten de omzettingsreacties tussen de verschillende isomeren van β-caroteen een evenwicht dat temperatuursafhankelijk was. Voor thermische sterilisatieprocessen werd de meest uitgesproken isomerisatie waargenomen. Wanneer dit echter vergeleken werd met de afbraak van carotenoïden door isomerisatie in modelsystemen (literatuurgegevens), bleek het behoud van all-trans-β-caroteen in deze studie relatief hoog te zijn.

Thermische behandelingen van wortelstukjes (90°C-110°C) veroorzaakten veranderingen in de biotoegankelijkheid van β-caroteen, welke gelinkt konden worden aan veranderingen in de hardheid van de wortelen. Zowel op laboratorium- als op pilootschaal, werd er een inverse relatie vastgesteld tussen de hardheid van de wortelen en de biotoegankelijkheid van β-caroteen. Er werd verondersteld dat pectineveranderingen tijdens thermische behandelingen van wortelstukjes gerelateerd konden worden aan de geobserveerde veranderingen in de β-caroteen biotoegankelijkheid. Tijdens het thermisch behandelen van levensmiddelen die wortelstukjes bevatten, moet er dus gestreefd worden naar een evenwicht tussen het behoud van de hardheid van de wortelstukjes en het bereiken van een hoge β-caroteen biotoegankelijkheid.

Er werd aangetoond dat de biotoegankelijkheid van β-caroteen afhankelijk is van de partikelgrootte van het wortelweefsel. De intensiteit van het thermisch behandelen van wortelstukjes voorafgaand aan het mechanisch behandelen beïnvloedde de relatie tussen de partikelgrootte van het wortelweefsel en de biotoegankelijkheid van β-caroteen. Voor rauwe en mild gekookte wortelpartikels waren de biotoegankelijkheid van β-caroteen en de partikelgrootte van het wortelweefsel invers gecorreleerd, terwijl de biotoegankelijkheid van β-caroteen hoog was voor alle partikelgroottes voor intens gekookte wortelpartikels. Om een hoge waarde voor de β-caroteen biotoegankelijkheid te bereiken, is mechanisch verkleinen (nl. in vivo kauwen of mechanisch behandelen vóór consumptie (vb. sapbereiding, mixen)) dus noodzakelijk voor rauwe en mild gekookte wortelstalen, terwijl dit minder cruciaal is voor intens gekookte wortelstalen.

Deze observaties benadrukken ook het belang van een gecontroleerde en gestandaardiseerde nabootsing van de mechanische verkleining (die plaatsvindt tijdens het kauwen) in in vitro verteringsmodellen. In dit werk werd op een wetenschappelijke manier een techniek geïdentificeerd om in vitro het kauwen na te bootsen. Deze techniek werd mee opgenomen in het in vitro verteringsmodel voor de bepaling van de biotoegankelijkheid van β-caroteen in wortelstukjes.

Veranderingen in de β-caroteen biotoegankelijkheid veroorzaakt door thermisch behandelen (90°C- 120°C) van wortelpartikels (500-4000 µm) konden gemodelleerd worden aan de hand van een fractioneel conversiemodel. Na lang behandelen werd een evenwichtstoestand bereikt, die temperatuursafhankelijk was. Voornamelijk voor behandelingen bij 110°C en 120°C werden hoge waarden voor de β-caroteen biotoegankelijkheid waargenomen.

Op basis van de kwantitatieve resultaten van dit werk, kan er besloten worden dat, globaal gezien, het thermisch behandelen van wortelen (90°C-120°C) een bevorderlijk effect heeft op de geselecteerde nutritionele kwaliteitsattributen in vergelijking met rauwe wortelen: de degradatie van all-trans-β-caroteen door isomerisatie werd overstegen door een meer uitgesproken toename van de biotoegankelijkheid van β-caroteen.

Nuttige links