FLANDERS' FOOD RADAR

Komt sterilisatie onder druk te staan?

Hoewel sterilisatie in autoklaven vaak onder verhoogde druk gebeurt, oefenen sommige voedingstechnologen nog meer druk uit op het levensmiddel. Komt sterilisatie binnenkort onder druk te staan?

Pasteurisatie onder hoge druk

Het traditioneel thermisch behandelen van fruit en groenten (met het oog op conservering) gaat gepaard met aanzienlijke nutritieve en sensorische kwaliteitsverliezen. Daarom zijn levensmiddelentechnologen op zoek naar nieuwe procestechnologieën die kwaliteit en veiligheid beter in balans houden. Eén van deze nieuwe technologieën, die in deze nieuwsbrief al vaak aan bod kwam, is “koude” pasteurisatie onder hoge hydrostatische druk. In de laatste jaren is het gamma aan toestellen en producttoepassingen op de Europese markt gradueel toegenomen. Een recente stimulans werd gegeven door het Europese project NovelQ (2006-2011).

Sterilisatie onder hoge druk

In dit project werd ook een volgende stap in de toekomst van de hoge druk technologie gezet. Sterilisatie door middel van hoge druk ligt binnen handbereik wanneer hoge drukken (boven 6000 bar) gecombineerd worden met een hoge begintemperatuur (boven 80 °C). Meerwaarde van deze hoge druk hoge temperatuur (HD/HT) aanpak zit in de snelle en quasi homogene temperatuurstoename tot 100-120 °C veroorzaakt door adiabatische opwarming tijdens drukopbouw. Op deze manier wordt de blootstelling van het product aan kwaliteitsvernietigende hoge temperaturen geminimaliseerd (5-10 min) terwijl voldoend afdoden van bacteriële sporen kan bereikt worden. In NovelQ werd het effect van gecombineerde hoge druk-hoge temperatuurbehandelingen op de kwaliteit en (bio)chemische veiligheid van plantgebaseerde levensmiddelen bestudeerd.

Effect op (bio)chemische veiligheid

Thermische behandeling van levensmiddelen, zoals aardappel- en graanproducten, kan aanleiding geven tot de vorming van procesgeïnduceerde contaminanten, zoals het potentieel carcinogeen acrylamide (via de Maillard reactie). Deze Maillard reactie is daarnaast verantwoordelijk voor de vorming van zowel gewenste als ongewenste kleur- en smaakcomponenten. In het NovelQ project werd aangetoond dat hoge druk niet alleen de bruinkleuring, maar ook de vorming van acrylamide die optreden bij hoge temperaturen aanzienlijk vertraagde. Op basis van deze gegevens werd geconcludeerd dat acrylamide vorming geen belangrijk risico uitmaakt voor HD/HT behandelde levensmiddelen. Een ander voedingsgerelateerd risico zijn allergenen. Hoewel het moeilijk is een algemene conclusie te trekken omwille van de belangrijke invloed van de voedingsmiddelmatrix op de stabiliteit van het allergeen en het verschillende mechanisme voor inactivatie van verschillende allergenen, werd aangetoond dat de belangrijkste allergenen in appel en knolselder vernietigd konden worden onder HD/HT condities. In het geval van appelallergeen Mal d 3 is dit zelfs niet mogelijk door thermische behandeling alleen. Beide casestudies suggereren dat sommige gezondheidsrisico’s die veroorzaakt of niet vermeden kunnen worden door thermische behandeling, wel geminimaliseerd worden door de combinatie van hoge druk en hoge temperatuur. Uiteraard zijn verdere toxicologische studies vereist om de (bio)chemische veiligheid van HD/HT behandelde levensmiddelen te staven.

Effect op kwaliteit

Een greep uit de resultaten verkregen in het NovelQ project toont aan dat hoge druk, in combinatie met hoge temperatuur, uiteenlopende gevolgen kan hebben voor kwaliteitsgerelateerde eigenschappen van plantgebaseerde levensmiddelen. Een casestudy op wortelen toonde aan dat hoge druk in combinatie met hoge temperatuur leidt tot een opmerkelijk behoud van textuur door enerzijds een uitgesproken demethoxylatie en anderzijds een remming van de beta-elminatie van celwandcomponent pectine, wat kan leiden tot de vorming van verstevigende netwerken met aanwezig calcium. Dit zal niet alleen de appreciatie door de consument beïnvloeden, maar kan ook de biobeschikbaarheid van nutriënten beïnvloeden. Vetoplosbare gezondheidsgerelateerde componenten zoals lycopeen (tomaat) en b-caroteen (wortel, tomaat) lijken weinig gevoelig voor HD/HT behandeling, terwijl bijvoorbeeld anthocyanen (verantwoordelijk voor de rode/blauwe keur van bessen) bij hoge temperatuur wel versneld afgebroken worden door de bijkomende procesparameter druk. Net als conventionele behandeling heeft HD/HT een negatieve invloed op het typisch vers aroma van bijvoorbeeld tomaat en aardbei.

Conclusie

Hoge druk in combinatie met hoge temperatuur leidt voor sommige kwaliteitseigenschappen tot een versnelde verandering, terwijl het voor andere net voor  een vertraging zorgt. Dit opent de weg naar levensmiddelen met unieke eigenschappen.

HD/HT behandeling zou een HTST (high temperature short time) benadering kunnen zijn voor processing in autoclaven van verpakte levensmiddelen die traag opwarmen. Terwijl andere snelle verhittingsmethoden zoals ohmse verwarming ook een snelle opwarming garanderen, biedt deze hoge druk behandeling bovendien het bijkomende voordeel dat het levensmiddel ook zeer snel afgekoeld wordt tijdens drukaflaat. Bijgevolg kunnen producten met een betere kwaliteit bekomen worden, in vergelijking met conventionele thermische behandeling, zelfs voor kwaliteitseigenschappen waar druk en temperatuur een synergetisch, nadelig effect sorteren (bijvoorbeeld anthocyanen). Vergelijkende uitspraken dienen immers gedaan te worden voor levensmiddelen die equivalent zijn op gebied van microbiële veiligheid. Verder onderzoek is echter vereist, zowel op het gebied van kwaliteitsgerelateerde aspecten als op het gebied van procesontwerp en -–controle. 

Bronnen

  • Van der Plancken, I., Verbeyst, L., De Vleeschouwer, K., Grauwet, T., Heiniö, R.-L., Husband, F.A., Lille, M., Mackie, A.R., Van Loey, A., Viljanen, K., Hendrickx, M. (2011). (Bio)chemical reactions during high pressure/high temperature processing affect safety and quality of plant-based Foods. Trends in Food Science and Technology, in press, DOI: 10.1016/j.tifs.2011.08.004
  • Knockaert, G., De Roeck, A., Lemmens, L., Van Buggenhout, S., Hendrickx, M., Van Loey, A. (2011). Effect of thermal and high pressure processes on structural and health-related properties of carrots (Daucus carota). Food Chemistry, 125 (3), 903-912.
  •  Wilson et al., 2008 D.R. Wilson, L. Dabrowski, S. Stringer, R. Moezelaar and T.F. Brocklehurst, High pressure in combination with elevated temperature as a method for the sterilisation of food, Trends in Food Science & Technology 19 (2008), pp. 289–299.

Nuttige links