De laatste decennia staat lycopeen in de belangstelling omwille van zijn mogelijke positieve rol voor de volksgezondheid. Verscheidene studies suggereren een inverse relatie tussen lycopeenrijke diëten en het risico op chronische ziekten. Tomaten zijn de belangrijkste bron van lycopeen in het westers dieet en bovendien zijn ze één van de meest verbouwde gewassen die gebruikt worden tijdens voedselverwerking. Het industrieel verwerken van tomaten tot verschillende eindproducten houdt mechanische bewerkingen, hittebehandelingen en eventueel het toevoegen van andere ingrediënten in. Dit kan mogelijk gewenste en ongewenste kwaliteitsveranderingen met zich meebrengen.
Binnen deze context streefde dit onderzoek naar een verbeterd inzicht in het effect van mechanische procesvoering, meer specifiek hogedrukhomogenisatie, en thermische procesvoering op lycopeendegradatie, -isomerisatie en -biotoegankelijkheid (d.w.z. beschikbaarheid voor absorptie). Daarnaast werd de invloed van het toevoegen van lipiden tijdens de bereiding bestudeerd.
In zuivere tomatenpulp vertoonde lycopeen een hoge bestendigheid tegen degradatie en isomerisatie. Hogedrukhomogenisatie (80-1300 bar) beïnvloedde nauwelijks de retentie van het totaal lycopeengehalte en de isomeervorming. Verder trad enkel verlies van lycopeen op tijdens verhitten bij temperaturen boven 120°C. Thermisch geïnduceerde isomerisatie was beperkt, zelfs tijdens behandelingen bij 140°C.
De daling in de biotoegankelijkheid van lycopeen, die veroorzaakt werd door hogedrukhomogenisatie, bleek gerelateerd te zijn aan veranderingen in de microstructuur. Meer bepaald was de sterkte van het vezelnetwerk invers gerelateerd aan de biotoegankelijkheid van lycopeen. Als hypothese werd gesteld dat het vezelnetwerk gevormd door hogedrukhomogenisatie lycopeen fysisch insluit. Thermische procesvoering verbeterde de biotoegankelijkheid van lycopeen in zuivere tomatenpulp. De verbetering was echter enkel significant na een intense thermische behandeling (30 min bij 130 en 140°C). De resultaten toonden bijgevolg aan dat, in zuivere tomatenpulp, de biotoegankelijkheid van lycopeen enkel verbeterd kan worden door intense thermische procesvoering bij industrieel irrelevante condities. Deze hebben echter ook een (negatieve) invloed op andere kwaliteitsparameters.
De degradatie- en isomerisatiereacties van lycopeen werden tijdens verhitting versneld door de aanwezigheid van lipiden. De degradatie van lycopeen in olijfolie, visolie en in een olijfolie/tomaat emulsie kon beschreven worden aan de hand van ‘single response modelling’ gebruik makend van een fractioneel conversie model. ‘Multi response modelling’ werd toegepast om de isomerisatie van lycopeen te beschrijven. In alle reactiemedia stopte de lycopeendegradatie na langdurig behandelen en werd een temperatuursafhankelijke evenwichtssituatie bereikt. De kinetische parameters voor lycopeendegradatie en -isomerisatie hingen af van het reactiemedium.
Het toevoegen van 5% lipiden (kokosolie, palmolie, cacaoboter, olijfolie, zonnebloemolie of visolie) aan zuivere tomatenpulp vlak voor de in vitro vertering verbeterde significant de lycopeenbiotoegankelijkheid. Deze verbetering was meer uitgesproken na het toevoegen van lipiden, die vooral C18, C18:1 of C18:2 vetzuren bevatten, in vergelijking met het gebruik van lipiden met hoofdzakelijk C12 en C16 vetzuren. De onverzadigingsgraad van de aanwezige vetzuren bleek geen bepalende factor te zijn. Het toevoegen van 0-10% kokosolie, olijfolie of visolie aan tomatenpulp toonde aan dat niet alleen het type lipide maar ook de hoeveelheid ervan de biotoegankelijkheid van lycopeen beïnvloedde. Opmerkelijk was dat het lipide dat leidde tot de grootste lycopeenbiotoegankelijhheid afhing van de hoeveelheid die werd toegevoegd.
In het algemeen veroorzaakte het verwerken van tomatenpulp in de aanwezigheid van 5% lipiden gelijkaardige veranderingen in de lycopeenbiotoegankelijkheid vergeleken met het behandelen van zuivere tomatenpulp. Intense thermische procesvoering (20 min bij 120 °C) was noodzakelijk om de biotoegankelijkheid significant te verbeteren terwijl verhitten gedurende 20 min bij 90 °C voldoende was om de lycopeenbiotoegankelijkheid te doen stijgen wanneer hogedrukhomogenisatie voor de verhittingsstap werd toegepast.
Aseptische procesvoering op pilootschaal en bij industrieel relevante condities bevestigde de resultaten bekomen op laboratoriumschaal. Daarenboven werd de toepasbaarheid van de kinetische modellen, die het verlies aan lycopeen en de isomerisatie voorspellen, aangetoond.
Dit onderzoek demonstreert dat de aanwezigheid van lipiden in combinatie met procescondities die structurele barrières verwijderen de biotoegankelijkheid van lycopeen kan verhogen in tomaat gebaseerde producten terwijl de degradatie beperkt blijft. Dit zijn dan ook de sleutelfactoren voor een optimale benutting van de mogelijke gezondheidsbevorderende eigenschappen van lycopeen in tomaat gebaseerde producten.
De publieke verdediging van dit doctoraatswerk gaat door op vrijdag 21 september 2012 om 17.00u (locatie: Landbouwinstituut, Kasteelpark Arenberg 20, 3001 Heverlee, Jozef Heuts auditorium).