Witloofwortels als rijke grondstof

Witloof is een belangrijke Belgische groente, goed voor een jaarlijkse productie van 40.000 ton. Daarbij ontstaat evenwel 36.000 ton bijproduct, de geforceerde wortel. ILVO onderzocht welke waardevolle inhoudsstoffen dit bijproduct te bieden heeft als eerste stap richting hoogwaardige valorisatie.

De karakteristieke witte krop van witloof ontstaat na het groeien of zogenaamd ‘forceren’ van de witloofwortel. Eerst worden de witloofwortels in het veld geteeld, waarna ze geoogst worden en afhankelijk van de cultivar enkele maanden koud bewaard worden. Het forceren gebeurt vervolgens in het donker waarbij de witte krop groeit. Dit kan zowel in hydrocultuur of in volle grond. Nadat de witloofkrop afgesneden is van de geforceerde wortels, worden deze laatste voornamelijk gebruikt als diervoeder.

 

Figuren: Witloofwortels (Bron: ILVO)

Maar met het oog op een circulaire economie, streven we naar een optimale valorisatie van geproduceerde biomassa. Onderzoek van ILVO toonde een rijke aanwezigheid aan bioactieve componenten aan, wat veel kansen opent voor de witloofwortel. De studie kaderde binnen het ILVO GeNeSys-project en werd uitgevoerd in de Food Pilot door PhD-student Lies Kips.

Resultaat: Een massa bitterstoffen en fenolische componenten, zelfs meer dan in loof

De studie toonde aan dat forcering van de wortel het gehalte aan bitterstoffen (“sesquiterpeen-lactonen”) significant verhoogt. Algemeen is het gehalte aan bitterstoffen bovendien hoger in de witloofwortel dan in het loof en wordt de wortel aangerijkt aan bitterstoffen na forceren. De groep van de oxalaten bleek de meest abundante vorm van bitterstof. Naast de bitterstoffen verhoogde forcering ook het gehalte aan fenolische componenten en de antioxidantcapaciteit in de witloofwortels. Zo bereikte de abundante component “hydroxycinnamic acid” gehaltes dubbel zo hoog in de geforceerde wortel dan in het geconsumeerde loof.

Variabiliteit in aanwezigheid

In de studie werden verschillende variëteiten, cultivars en bewaarcondities opgenomen in de vergelijking. De resultaten hiervan toonden een erg grote variatie in de aanwezigheid van bio-actieve componenten. Verder inzicht in deze variatie is nodig alvorens een industriële valorisatiepiste uitgewerkt kan worden.

Witloofwortel analytisch bekeken

Vier klassen van componenten werden onderzocht die relevant zijn voor toepassing in de voeding, farma, of om ingezet te worden als biocides of biostimulantia in de plantaardige productie:

  1. Sesquiterpeenlactonen in vrije en gebonden vorm. Dit zijn bitterstoffen, verantwoordelijk voor de bittere smaak van witloof. Detectie en kwantificatie gebeurde met UHPLC-HRMS.
  2. Fenolische componenten werden gedetecteerd en gekwantificeerd met UHPLC-MS/MS.
  3. Antioxidantcapaciteit werd zowel met de ORAC-methode (oxygen radical absorbance capacity) als met de DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) methode bepaald, om een zo juist mogelijk beeld te schetsen van een complexe matrix waarbij moleculen over diverse antioxidantstructuren en -activiteiten beschikken.
  4. Mineralen als Na, Mg, Si, P, S, Cl, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn, Br, Rb en Sr werden bepaald met X-straal-fluorescentie.

Toepassingen

Het huidige onderzoek heeft de aanwezigheid van hoge gehaltes aan interessante bio-actieve componenten aangetoond. Dit biedt potentieel voor een succesvolle valorisatie richting een bio-actief extract rijk aan bitterstoffen en fenolische componenten met toepassingen in de food, farma en voor toepassing als biocide of biostimulant.

Interesse naar de bio-actieve componenten in witloofwortels kwam voort uit bevindingen dat  diverse Cichorium-species (zoals chicorei) traditioneel toegepast werden in kruidenpreparaten met gezondheidsbevorderende eigenschappen die worden toegeschreven aan fenolische componenten en bitterstoffen. Bovendien werd reeds geschreven dat enkele specifieke fenolische componenten in witloof een antihyperglycemische werking hebben, alsook ontstekingsremmend, antibacterieel als anti-carcinogeen zouden werken. Bitterstoffen werden traditioneel toegepast om diarree, brandwonden, griep en neurotische aandoeningen te genezen. Recent steeg hun belang in behandeling van cardiovasculaire en kankerbehandelingen. Er wordt tevens potentieel gezien in gewasbescherming vanwege hun antischimmel- en antibacteriële werking en het weren van herbivoren.

Mineralen werden ingesloten in de studie omdat hun aanwezigheid het onderwerp kan vormen van een voedingsclaim die op een verpakking geplaatst kan worden. De claim "bron van" of “rijk aan” wordt gerechtvaardigd indien 100 g inname van het product respectievelijk 15% of >30% van de dagelijkse aanbevolen inname van het mineraal voorziet. Deze studie toonde aan dat voor witloofwortels het criterium van “bron van” bereikt wordt voor de mineralen Fe en Cu.

Uitdagingen

Alvorens industriële valorisatie gerealiseerd kan worden, zijn nog een aantal stappen noodzakelijk. De groep van de oxalaten werd hier ontdekt als de meest abundante onder de bitterstoffen. Gezien de recente ontdekking is de stabiliteit en bio-activiteit ervan nog niet gekend. Bovendien moet de bio-activiteit van de component bekeken worden in haar uiteindelijke matrix, vb. een extract. Daarnaast toonde deze studie aan dat variatie in bewaarmethode, variëteit en cultivar implicaties heeft op de samenstelling, wat nog beheerst dient te worden bij verdere valorisatie. Tot slot is voor industriële toepassing een opschaling van de extractiemethode nodig, een formulering van de eindproducten alsook een validatie van de uiteindelijk bereikte bio-activiteit.

GeNeSys: achtergrondinfo

Dit onderzoek kadert binnen een grootschalig ILVO-project, nl. GeNeSys, Gebruik van Nevenstromen als Systeeminnovatie. ILVO zet al enkele jaren in op onderzoek naar nieuwe bestemmingen voor plantaardige en dierlijke reststromen uit de landbouw en visserij. Zo worden in het ILVO-GeNeSys-project processen als composteren, bioraffineren en sileren van oogstresten, surplus groenten, dierlijke mest, reststromen uit natuurbeheer of uit de visserij onderzocht en aan de praktijk getoetst. Naast het technisch onderzoek wordt ook de aanpak bestudeerd en uitgetekend om zo’n innovatie zo maximaal mogelijk ingang te laten vinden in de markt.