Appels worden gekenmerkt door specifieke schimmel-gerelateerde problemen en daarmee gepaard gaande economische gevolgen en gevolgen voor de volksgezondheid. Ook in pralinevullingen kunnen schimmels wel eens bederf veroorzaken. Tijdens het doctoraatsonderzoek zijn er trefzekere methodes ontwikkeld om schimmels en schimmeltoxines op te sporen en te identificeren. Er werden op experimentele wijze manieren gezocht om schimmelbederf af te remmen of te voorkomen. Bij pralines blijken vooral walnoten een groot risico voor schimmelcontaminatie, maar via een stoombehandeling van de noten blijkt het mogelijk om de schimmel af te doden zonder smaakverlies. Bij appels werd een grote variatie vastgesteld in de patulineproductie bij de verschillende schimmelstammen. De combinatie van lage temperatuur en verlaagd zuurstofgehalte als langdurige appelbewaringstechniek is goed om de patulineproductie sterk te beperken. Als er zich schimmels ontwikkelen op appel, met in het slechtste geval de productie van patuline, kan deze toxische stof in afgeleide voedingsproducten (appelsap, appelmoes) terecht komen. Patuline kan het immuunsysteem van de mens aantasten. Als voedselcontroleurs vaststellen dat de stof aanwezig is in concentraties boven de wettelijk toegelaten normen, dan wordt het voedingsproduct uit de markt genomen, wat dus ook kan leiden tot economische gevolgen voor de industrie.
Schimmels en bederf
Schimmels in voedsel zijn in vele gevallen ongewenst. Vaak veroorzaakt schimmelgroei bederf, resulterend in een afwijkende smaak, verkleuring, en een verminderde nutritionele waarde. In sommige gevallen is er sprake van “mycotoxine-contaminatie”, als de schimmels giftige stoffen produceren in het voedsel. Die mycotoxines kunnen gezondheidsproblemen veroorzaken bij de consument. Ondanks de grote inspanningen om contaminatie door schimmels en mycotoxines te beheersen/vermijden, worden beide regelmatig aangetroffen doorheen de voedselketen. Dat is ook het geval bij appels en soms ook in pralinevullingen bij lange bewaring, producten die van groot economisch belang zijn voor de Belgische voedingsindustrie. In dit onderzoek ging men op zoek naar de identiteit en eigenschappen van die schimmels. Hierbij werd meer inzicht verkregen in factoren die bepalend zijn voor schimmelgroei en de vorming van mycotoxines. Die kennis levert een bijdrage om passende beheersmaatregelen op te stellen voor schimmelbederf bij lange bewaring voor pralinevullingen en appels.
Schimmels in pralinevullingen
Pralinevullingen, zoals marsepein, fruitvullingen, ganache, zijn doorgaans vrij stabiel, vooral omdat ze weinig water bevatten, of omdat bewaarmiddelen of alcohol worden toegevoegd. Bij minder stabiele producten wordt een kortere bewaarperiode aangehouden. Maar, de consument is vragende partij voor producten van hoge kwaliteit, met minder suiker, vet en bewaarmiddelen. Dat zorgt voor een continu veranderende productontwikkeling (zonder alcohol of “clean-label”), maar die aanpassing van de receptuur kan ten koste gaan van de stabiliteit en bijgevolg tot bederf leiden ten gevolge van xerofiele (droogteminnende) schimmels. Anderzijds is ook de export een heel belangrijk economisch facet van de voedingsindustrie, en die vereist een lange houdbaarheid. Wil men de houdbaarheid van pralines verlengen, dan is het belangrijk om het risico op ontwikkeling van xerofiele schimmels te kunnen inschatten.
In Belgische pralinebedrijven is men op zoek gegaan in welke mate schimmels in de productieomgeving en in grondstoffen voorkomen. Uit de analyses van de luchtmonsters blijkt een relatief lage schimmeldruk in de productieomgeving. Bij de ingrediënten bleken vooral de walnoten een mogelijke bron van contaminatie te kunnen zijn, en dan vooral van de schimmel Eurotium repens (een Aspergillus soort).
In het onderzoek werden verschillende strategieën getest op hun vermogen om schimmelgroei te remmen of de contaminatie via noten te verwijderen. Bij een test met marsepein, bijvoorbeeld, bleken de schimmels Eurotium repens en Wallemia sebi in staat om uit te groeien. Eurotium bleek zelfs enigszins bestand tegen 0.15% kaliumsorbaat, een conserveermiddel actief tegen schimmels. Enkel toevoeging van 1% ethanol kon de groei minstens een maand onderdrukken. Met het oog op het elimineren van de initiële besmetting, werd het effect van droge en vochtige verhitting uitgetest op walnoten. Vochtige verhitting gaf de beste resultaten, met een volledige reductie van de initiële schimmeldruk, zonder smaakverlies en met een hogere oxidatieve stabiliteit, waardoor de noten minder snel ranzig worden tijdens bewaring.
Patulineproductie bij appels
Op appels komt de schimmelsoort Penicillium expansum vaak voor. Het is een schimmel die zich gemakkelijk verspreidt in de boomgaard, onder andere via gereedschap gebruikt tijdens het oogsten. Na de oogst worden appels getransporteerd naar gekoelde bewaarruimtes met een verlaagd zuurstofgehalte, waardoor ze het hele jaar door beschikbaar zijn voor de markt. P. expansum is echter een koudeminnende schimmel, die dus kan groeien in de koeling. De schimmel is ook in staat om de toxische stof patuline te produceren.
De effecten van temperatuur en atmosfeer op de vorming van patuline door verscheidene P. expansum stammen werden onderzocht. Patulineconcentraties meten is niet eenvoudig. Daarom werd eerst de bestaande HPLC-UV meetmethode geoptimaliseerd. Uit tests met appelmoes en appelsap blijkt dat de ontwikkelde methode zeer betrouwbaar is, met hoge terugvindingspercentages (77-100%) en een lage detectielimiet (3-4 µg kg-1). Deze methode kan gebruikt worden als controlesysteem in de appelindustrie.
Vervolgens werd de invloed van de verschillende stappen in de bewaring van appels op de productie van patuline onderzocht. Uit appels afkomstig van verschillende boomgaarden en industrieën werden schimmels geïsoleerd en geïdentificeerd. Laboanalyses van 27 verschillende schimmelstammen toonde aan dat er heel wat variatie is qua patulineproductie binnen P. expansum. Op basis van deze diversiteit werden zes stammen geselecteerd voor een in vitro onderzoek rond de patulineproductie onder representatieve omstandigheden van lange-termijn bewaring van appels. Er bleek een zeer hoge variabiliteit in patulineproductie tussen de verschillende stammen. Er werden geen significante verschillen waargenomen tussen de verschillende stappen van lange-termijn bewaring.
Daarna werd onderzocht in welke omstandigheden de genen verantwoordelijk voor patulineproductie tot expressie komen, of net niet. Om genexpressie te kunnen meten, werd hiervoor een specifieke methode ontwikkeld, nl. RT-qPCR. Daarmee stelde men vast dat er bij 4°C onder gecontroleerde atmosfeer (verlaagd zuurstofgehalte) een sterk verminderde patulineproductie is door verminderde genexpressie. Dit suggereert dat een combinatie van 2 stressfactoren (lage temperatuur en verlaagd zuurstofgehalte) aanleiding geeft tot een sterk verminderde patulinevorming.
Conclusies
Bij het streven naar een langere houdbaarheid van voedingsproducten, maar ook een vermindering in het gebruik van bewaarmiddelen, incl. suiker en alcohol, moet men waakzaam blijven voor de groei van schimmels. Deze kunnen bederf veroorzaken, maar ze kunnen ook toxische stoffen produceren. Het ILVO-UGent doctoraat van Nikki De Clercq heeft direct toepasbare specifieke meetmethodes opgeleverd voor de bepaling en kwantificering van schimmels en toxines in pralinevullingen en appels. Inzake preventieve maatregelen tegen schimmelcontaminatie is er vooruitgang geboekt voor de zoetwarensector. Voor de schimmelvrije bewaring van appelen is er via verder onderzoek nog meer kennis op te bouwen. Maar de huidige praktijk van koeling in combinatie met een verlaagd zuurstofgehalte werkt in elk geval sterk vertragend op de vorming van patuline.
Dit doctoraat kwam tot stand door een samenwerking van ILVO en UGent. De onderzoeksprojecten werden ondersteund door IWT-Vlaanderen (pralines) en FOD Volksgezondheid (patuline).
Meer info:
nikki.declercq@ilvo.vlaanderen.be