Groenten zijn erg gezond: ze zitten vol vitaminen, antioxidanten en vezels en geven smaak aan een maaltijd. Maar wat is het effect van verwerking op deze nutritionele en sensorische kwaliteit van groenten? Hierop speelt het VeggieChain project in.
België behoort tot de wereldtop
Toch wat de groenteverwerking betreft. Ongeveer 1/3 van de Europese diepvries groenteproductie komt uit België en vooral uit Vlaanderen. Groenteverwerking, zoals wassen, versnijden, diepvriezen, heeft als doel om seizoensgebonden aspecten van groenten te overbruggen door de houdbaarheid te verlengen, maar kan ook het gebruiksgemak van groenten verhogen. Het blijft echter een uitdaging om mensen voldoende groenten te laten consumeren ondanks hun gekende positieve gezondheidseigenschappen (belangrijke bron van vezels, nutriënten, antioxidanten). Ook blijkt dat consumenten veelal een bepaalde negatieve perceptie hebben over de impact van verwerking op de kwaliteit van groenten. In hoeverre is dit terecht? Zorgt verwerking voor een vermindering van de kwaliteit ten opzichte van een vers product? Op welke vlakken zijn er nog verbeteringen mogelijk binnen de groenteverwerkende industrie? En wat kan de consument zelf doen om de kwaliteit beter te behouden? Het is duidelijk dat onderzoek hieromtrent nodig is. Het VeggieChain-project wil hierop inspelen en probeert zo op bovenstaande vragen een antwoord te bieden.
Het project VeggieChain
VeggieChain is een collectief fundamenteel onderzoeksproject (type cSBO) met als partners KU Leuven (coördinator), UGent, ILVO, VIVES en Flanders’ FOOD. In dit project wordt de impact van verschillende relevante verwerkingsstappen in de groenteverwerkende keten op de nutritionele en sensorische kwaliteitsaspecten van spruitkool en prei onderzocht. Beide groenten zijn economisch belangrijke gewassen wereldwijd en zeker voor de Vlaamse landbouw en verwerkende industrie. Bovendien zijn ze gekend voor hun typisch aroma en hun nutritionele waarde. Spruitkool en prei zijn rijk aan verschillende vitaminen, waaronder vitamine C en vitamine K1. Ook bevatten ze belangrijke fytochemicaliën zoals carotenoïden. Sommige van deze componenten kunnen worden omgezet tot vitamine A in het lichaam.
Groenten binnen de spruitkoolfamilie hebben specifieke typerende fytochemicaliën: de glucosinolaten. Deze componenten kunnen door het plantenzyme myrosinase worden omgezet tot verschillende stoffen die deze groenten een typerend kool-aroma geven en waarvan een bepaald aandeel gezondheidsbevorderende eigenschappen hebben. Groenten uit de preifamilie hebben ook specifieke typerende fytochemicaliën: de S-alk(en)yl-L-cysteine sulfoxides. Deze componenten kunnen door het plantenzyme alliinase worden omgezet tot verschillende stoffen die deze groenten een typerend ui-aroma geven en waarvan ook een bepaald aandeel gezondheidsbevorderende eigenschappen hebben. In deze groenten zitten het enzyme (myrosinase of alliinase) en substraat (glucosinolaten of S-alk(en)yl-L-cysteine sulfoxides) echter gescheiden van elkaar door een celwand en/of een celmembraan. Groenteverwerkende stappen zoals bijvoorbeeld mixen of snijden, maar ook blancheren kunnen specifiek gebruikt worden om deze interactie tussen substraat en enzyme al dan niet toe te laten.
In het eerste deel van het VeggieChain-project werd er gefocust op het effect van verschillende voorbehandelingen (mixen, blancheren, etc.), die meer of minder substraat-enzyme interacties toelaten, op de kwaliteit van prei en spruitkool gebaseerde producten. Het bleek dat verschillende voorbehandelingen startende van eenzelfde grondstof tot verschillende producten kunnen leiden met elk hun karakteristiek sensorisch of nutritioneel profiel. Dit biedt perspectief voor het ontwerp van groenteproducten met unieke eigenschappen. Meer info hierover kan je vinden in een vorig artikel.
In het tweede deel van VeggieChain werd het effect van preservatie (zoals pasteurisatie en invriezen) en opslag (gekoeld of bevroren) op de kwaliteit van groenteproducten onderzocht.
In welke mate verandert de kwaliteit van gepasteuriseerde voorbehandelde spruitkool en prei doorheen de daaropvolgende gekoelde bewaring? Kan het type voorbehandeling resulteren in een ander verloop van kwaliteitsaspecten tijdens koelbewaring?
Hiervoor werden verschillende voorbehandelingen uitgevoerd met oog op het bekomen van een verschillend niveau van substraat-enzyme interactie:
- Groenten werden intact gehouden (spruitkool) of beperkt versneden tot snippers (prei). Hierdoor wordt verwacht dat substraten en enzymen slechts in beperkte mate met elkaar in contact komen.
- Groenten werden onder gekoelde condities verwerkt tot een puree. Hierdoor wordt verwacht dat substraten en enzymen uitgebreid met elkaar in contact komen.
- Groenten werden verwerkt tot een puree die anderhalf uur werd geïncubeerd bij 40 °C. Hierdoor zouden de substraten en enzymen nog meer efficiënt met elkaar kunnen interageren aangezien het enzyme meer actief zal zijn bij de verhoogde temperatuur.
Vervolgens werden deze producten onderworpen aan een pasteurisatieproces op pilootschaal. Tot slot werden de groenten koel bewaard gedurende 6 weken en werd hun nutritionele en sensorische kwaliteit in functie van de bewaarperiode opgevolgd. Een overzicht van deze proefopzet is weergegeven in Figuur 1.
Figuur 1: Overzicht van de proefopzet: pasteurisatie en gekoelde opslag. Verschillende types voorbehandelingen werden uitgevoerd met oog op het induceren van een verschillend niveau van substraat-enzyme interactie. Vervolgens werd een pasteurisatieproces uitgevoerd op pilootschaal. Tot slot werden de groenten koel bewaard gedurende 6 weken en werden hun nutritionele en sensorische eigenschappen in functie van de bewaartijd opgevolgd.
Het type voorbehandeling op zich had een duidelijke impact op de nutritionele kwaliteit op tijdstip 0, resultaten die overeenkomen met het eerste deel van het project. In de gepureerde groenten was er een omzetting van glucosinolaten en S-alk(en)yl-L-cysteine sulfoxides, maar ook een verlies aan vitamine C en carotenoïden, zowel bij de gekoeld gepureerde systemen als bij de geïncubeerde purees. Dit toont aan dat purering in een koude omgeving ook enzymatische omzettingen teweegbrengt. Tijdens de pasteurisatie bleken enkel vitamine C en S-alk(en)yl-L-cysteine sulfoxides gevoelig te zijn voor hitte. Tijdens gekoelde opslag bleven alle componenten stabiel voor 6 weken wanneer de pasteurisatie voldoende intens was om de enzymen te inactiveren. Type voorbehandeling bleek dus geen rol te spelen in het gedrag van deze componenten tijdens bewaring. Vitamine K1 gehaltes bleven in elke stap gelijk, wat het stabiele karakter van deze component aantoont. Ook wat de sensorische kwaliteit betreft, werd aangetoond dat het type voorbehandeling een substantiële invloed had op het bekomen vluchtig profiel van de gepasteuriseerde spruitkool en de prei. Het effect van gekoelde bewaring van de producten bleef beperkt.
Gedetailleerde resultaten zijn te vinden in wetenschappelijke artikels: zie bronnen.
Hoe zit het met de diepvriesketen? In welke mate heeft bevroren bewaring impact op de kwaliteit van de groenten en in hoeverre worden kwaliteitsaspecten tijdens diepvriesbewaring beïnvloed door het type voorbehandeling?
Een cruciale factor bij de diepvriesketen is de omzetting van water aanwezig in de groenten tot ijskristallen. Soms kunnen deze ijskristallen te groot zijn en zo de celstructuur van de groenten beschadigen. Hierdoor kan de fysieke barrière tussen substraten en enzymen wegvallen en kan er eventueel interactie plaatsvinden. Om dit meer in detail te bekijken werd volgende proefopzet opgesteld (Figuur 2). Verschillende types voorbehandelingen werden uitgevoerd, eveneens geselecteerd met oog op het bekomen van een verschillend niveau van substraat-enzyme interactie:µ
- Rauwe groenten werden intact gelaten (spruitkool) of beperkt versneden tot snippers (prei). Hierdoor wordt verwacht dat substraten en enzymen in beperkte mate met elkaar in contact komen voor het invriezen. De enzymen zijn wel nog steeds actief.
- Groenten werden intact (spruitkool) of in versnipperde vorm (prei) geblancheerd volgens condities zoals in de industrie toegepast. Door het intact laten/beperkte versnijding wordt verwacht dat substraten en enzymen maar in beperkte mate met elkaar in contact komen voor de eigenlijke vriesstap. Door het blancheren werden de enzymen geïnactiveerd.
- Groenten werden onder gekoelde condities verwerk tot een puree. Hierdoor wordt verwacht dat substraten en enzymen wel met elkaar in contact komen. Echter, door de koude omgeving wordt verwacht dat het enzyme niet optimaal kan werken. Vervolgens werd geblancheerd onder industriële condities om de enzymen te inactiveren net voor de vriesstap.
- Groenten werden verwerkt tot een puree die een uur werd geïncubeerd bij 40°C. Hierdoor wordt verwacht dat substraten en enzymen met elkaar interageren en dat de enzymen meer actief waren door de verhoogde temperatuur. Vervolgens werd geblancheerd volgens industriële condities om de enzymen te inactiveren net voor de vriesstap.
Na de voorbehandelingen werden de groenten ingevroren op een snelle manier om de ijskristalgrootte te beperken, zoals ook in de industrie vandaag wordt toegepast. De groenten werden bewaard in een vriescel en gedurende één jaar werd hun nutritionele en sensorische kwaliteit in functie van de diepvriesbewaring opgevolgd.
Figuur 2: Overzicht van de toegepaste proefopzet: snel invriezen en opslag bij -20 °C. Verschillende types voorbehandelingen werden uitgevoerd met oog op het induceren van een verschillende substraat-enzyme interactie. Vervolgens werden de groenten ingevroren en bewaard in de vriezer gedurende 1 jaar en werden hun nutritionele en sensorische eigenschappen in functie van de bewaartijd opgevolgd.
Het type voorbehandeling op zich had een duidelijke impact op zowel de sensorische als de nutritionele kwaliteit. Pureren kon enzymatische omzettingen teweegbrengen die resulteerden in verminderde gehaltes aan vitamine C en carotenoïden, alsook in omzettingen van glucosinolaten en S-alk(en)yl-L-cysteine sulfoxides tot bepaalde vluchtige componenten. Blancheren had een negatieve impact op carotenoïden, S-alk(en)yl-L-cysteine sulfoxides (mogelijks thermisch omgezet naar vluchtige zwavelcomponenten) en vitamine C gehaltes, maar zorgde er wel voor dat de vitamine C gehaltes stabiel bleven tijdens diepvriesbewaring. Dit laatste was niet het geval voor de ongeblancheerde groenten. Opnieuw kon worden vastgesteld dat vitamine K1 gehaltes constant bleven doorheen de volledige diepvriesketen. Over het algemeen werd waargenomen dat de kwaliteitsverandering geïntroduceerd door bevroren bewaring substantieel minder was dan de impact van de voorbehandelingsstap.
De gedetailleerde verslaggeving van deze resultaten is momenteel onder review bij wetenschappelijke tijdschriften. Neem contact op met Flanders’ FOOD voor een update hierover.
Speelt temperatuur van de diepvriezer van de consument dan nog een rol?
Typisch worden diepvriesgroenten in de industrie bewaard bij -20 °C tot ze verkocht worden. Bij de consument thuis kan de temperatuur van de diepvriezer echter afwijken. Denk bijvoorbeeld aan een diepvriesvak in een koelkast dat vaak een hogere temperatuur heeft dan -20 °C. De groenten zijn nog steeds bevroren, maar in welke mate heeft die temperatuursverhoging een impact op het kwaliteitsbehoud van deze diepvriesgroenten?
Om dit te onderzoeken werden commerciële producten aangeleverd door de diepvriesbedrijven Ardo en d’Arta en bewaard bij verschillende vriestemperaturen (-7 °C, -15 °C en -20 °C). Industrieel verwerkte spruitkool wordt typisch geblancheerd, terwijl prei niet geblancheerd wordt omwille van textuurafwijkingen na blancheren. Een overzicht van de gevolgde proefopzet om dit te onderzoeken is gegeven in Figuur 3.
Figuur 3. Overzicht van de toegepaste proefopzet: snel invriezen en opslag bij -7, -15 en -20 °C. Industrieel geproduceerde diepvriesgroenten werden bewaard op verschillende temperaturen gedurende 1 jaar en hun nutritionele en sensorische eigenschappen werden in functie van de bewaartijd opgevolgd.
Nagenoeg alle componenten, behalve vitamine K1, toonden een snel verval tijdens bewaring bij -7 °C terwijl de meeste componenten stabiel bleven bij -20 °C. Vitamine C bleek de meest gevoelige component te zijn voor hoge temperaturen tijdens vriesbewaring. In minder dan 1 week tijd bij -7°C kon geen vitamine C meer gemeten worden in de ongeblancheerde prei. Daarentegen was dit verval veel trager in geblancheerde spruitkool, wat het stabiliserend effect van blancheren nogmaals aantoont. Zoals verwacht traden de veranderingen (stijging of daling) van bepaalde vluchtige componenten sneller op bij hogere bewaartemperaturen. Er kan dus gesteld worden dat de temperatuur tijdens bevroren bewaring een grote impact heeft op de uiteindelijke kwaliteit van spruitkool en preisnippers.
De gedetailleerde verslaggeving van deze resultaten is momenteel onder review bij wetenschappelijke tijdschriften. Neem contact op met Flanders’ FOOD voor een update hierover.
De impact van type vermaling, type verhitting, vries- en ontdooisnelheid op kwaliteit op semi-industriële schaal wordt verder onderzocht in de pilootinstallaties van de Food Pilot in Melle en VEG-i-TEC in Kortrijk. Ook het effect van regeneratietechieken zoals stomen en microgolfopwarming en warmhouden op de kwaliteit wordt verder bekeken met de pilootapparatuur van de FR&D Hall in Roeselare. Op deze manier worden de resultaten op laboschaal verder vertaald naar een meer relevante industriële schaal.
2024 Z Food Aflevering 8 Veggiechain
Bron(nen)
Delbaere, S. M.; Bernaerts, T.; Vangrunderbeek, M.; Vancoillie, F.; Hendrickx, M. E.; Grauwet, T.; Van Loey, A. M. The Volatile Profile of Pasteurized Leek (Allium Ampeloprasum Var. Porrum) and Brussels Sprouts (Brassica Oleracea Var. Gemmifera) (Products), as a Witness to (Bio)Chemical Reactivity, Influenced by Pretreatment and Successive Refrigerated Storage. Food Res. Int. 2023, 169, 112864. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.112864.
Vancoillie, F.; Verkempinck, S. H. E.; Sluys, L.; De Mazière, S.; Delbaere, S. M.; Van Poucke, C.; Hendrickx, M. E.; Van Loey, A. M.; Grauwet, T. Impact of Refrigerated Storage on (Bio)Chemical Conversions of Health-Related Compounds in Pretreated, Pasteurized Brussels Sprouts and Leek. Food Res. Int. 2023, 175. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.113764.
