FLANDERS' FOOD RADAR

Bieden hoge druk pasteurisatie en hoge druk sterilisatie voordelen voor gezondheidscomponenten in aardbei- en frambozenpuree?

Op 28 maart 2012 zal Lise Verbeyst (KU Leuven Labo Levensmiddelentechnologie) haar doctoraatswerk ‘Effect of thermal and high pressure processing on anthocyanins and vitamine C in strawberry and raspberry paste: a kinetic study’ verdedigen.

Aardbeien en frambozen zijn populaire rode vruchten omwille van hun smaak, aroma, hun opvallende kleur en omdat ze geassocieerd worden met gezondheidsgerelateerde kwaliteiten. Componenten die bijdragen aan deze kwaliteiten, zijn onder andere anthocyanen en vitamine C. Beide krijgen een hoog antioxidant potentieel toegewezen en zelfs een eventuele rol in kankerpreventie. Bovendien hebben rode vruchten hun felle kleur te danken aan de aanwezige anthocyanen.

Aardbeien en frambozen worden zowel vers geconsumeerd als verwerkt in voedingsmiddelen zoals fruitsappen, smoothies, yoghurt, etc. Aangezien de vernoemde bioactieve componenten kunnen beïnvloed worden tijdens verwerking, is het aangewezen om dergelijke effecten te kwantificeren. Op deze manier kunnen deze verwerkingsprocessen geselecteerd worden die aanleiding geven tot een maximaal behoud van de nuttige componenten. De klassieke thermische behandeling wordt wereldwijd succesvol toegepast als bewaartechniek. Thermische pasteurisatie en sterilisatie kunnen echter hittegevoelige eigenschappen aantasten, waardoor nutritionele en sensorische karakteristieken van het voedingsmiddel negatief kunnen beïnvloed worden. Toepassing van hoge druk in voedingsprocessen wordt onderzocht als alternatieve technologie. Het is bewezen dat hoge druk pasteurisatie effectief is bij kamertemperatuur, waardoor negatieve effecten op hittegevoelige componenten in vele gevallen beperkt worden. Er zijn reeds een aantal hoge druk gepasteuriseerde producten beschikbaar op de markt, in tegenstelling tot hoge druk gesteriliseerde producten. Onderzoek naar hoge druk sterilisatie toont aan dat hoge druk moet gecombineerd worden met hoge temperaturen om bacteriële sporen af te doden, maar de effecten van de gecombineerde hoge druk en hoge temperatuur, enerzijds op microbiële inactivatie en anderzijds op kwaliteitsaspecten van levensmiddelen, dienen nog grondig onderzocht te worden.

Het doel van dit onderzoek was het kwantificeren van het effect van hoge temperatuur en hoge druk processen op anthocyanen en vitamine C in aardbei- en frambozenpuree. De degradatiekinetiek van anthocyanen en vitamine C werd beschreven en de bekomen modellen werden toegepast om de verschillende effecten van thermische en hoge druk behandelingen te vergelijken en te bespreken.

In een eerste stap, werden de individuele anthocyanen gekarakteriseerd in aardbei- en frambozenpuree en hun sappen, en werd het vitamine C gehalte bepaald als ascorbinezuur en dehydroascorbinezuur. Verschillende temperatuur-druk niveaus werden onderzocht op hun effect op de bioactieve componenten, waarna de interessante temperatuur-druk gebieden voor de kinetische studies konden afgebakend worden.

Isotherme-isobare degradatie van anthocyanen in aardbei- en frambozenpuree bij temperaturen tussen 80 en 130 °C en drukken tot 700 MPa kon beschreven worden aan de hand van een eerste orde kinetisch model. Zowel temperatuur als druk versnelden de anthocyaan degradatie.

Vitamine C degradatie omvatte zowel de degradatie van ascorbinezuur, als de vorming en afbraak van dehydroascorbinezuur. Bovendien kon een aerobe en een anaerobe reactieweg onderscheiden worden in de ascorbinezuur degradatie. Een mechanistisch model dat al deze degradatiereacties weergeeft, werd opgesteld en bleek geschikt om de degradatie van vitamine C te beschrijven, zowel bij atmosfeerdruk als onder verhoogde druk. De hoge druk behandelingen versnelden zowel de aerobe als de anaerobe degradatie van ascorbinezuur.

In een laatste stap werden de bekomen kinetische modellen gebruikt om de impact van thermische en hoge druk behandelingen op anthocyanen en vitamine C in aardbei- en frambozenpuree te evalueren. Op basis van beschikbare literatuur omtrent microbiële inactivatie, werden equivalente processen geselecteerd die resulteren in eenzelfde graad van inactivatie van een bepaald doelorganisme. Hoge druk pasteurisatie resulteerde in een hogere retentie van anthocyanen in aardbei- en frambozenpuree dan een thermisch proces in de autoclaaf. Hoge druk sterilisatie leek ook voordelig te zijn tijdens “milde” sterilisatieprocessen, terwijl intensere behandelingen bij hoge druk en hoge temperatuur een groter verlies aan anthocyanen veroorzaakten vergeleken met de thermische equivalenten (hoewel in de laatste vergelijking het effect van druk op sporen inactivatie niet kon in rekening gebracht worden omwille van ontbrekende literatuur). Het vitamine C gehalte in aardbeipuree werd meer verlaagd tijdens hoge temperatuur - hoge druk processen dan tijdens thermische processen, wat erop wijst dat deze hoge druk processen vermoedelijk niet geschikt zijn voor het behoud van vitamine C in aardbeipuree.

De impact van hoge druk sterilisatie blijkt afhankelijk te zijn van het bestudeerde kwaliteitsaspect, waardoor gevalstudies als de huidige kinetische studie een waardevolle bijdrage leveren tot het inzicht verwerven in hoge temperatuur - hoge druk processen en het afwegen van de voor- en nadelen ervan bij toepassing op specifieke matrices.

Nuttige links