< Terug naar vorige pagina

Project

Reologie en toegankelijkheid van nutriënten in relatie tot structuurkenmerken van levensmiddelensuspensies op basis van fruit en groenten.

Soepen, sauzen en purees zijn plantgebaseerde levensmiddelensuspensies opgebouwd uit een partikelfase en een continue serumfase die beiden het resultaat zijn van structuurcreërende (bv. blenden, mixen of hoge druk homogenisatie) en conserverende (bv. behandelingen op hoge druk of temperatuur) eenheidsbewerkingen. De structurele organisatie van deze plantgebaseerde suspensies wordt dus grotendeels bepaald tijdens het productieproces. Vermits de structuur bepalend is voor de functionele eigenschappenvan deze producten, laat gerichte procesvoering toe de functionele eigenschappen van deze producten te sturen. Het grondig begrijpen en kwantificeren van structuur-functie-relaties in plantgebaseerde producten zijn in deze context belangrijke hedendaagse onderzoeksvragen. Bovendien vormt deze kennis de basis voor productontwikkeling en vernieuwde procesvoering. Deze studie focust op twee belangrijke functionele eigenschappen van plantgebaseerde levensmiddelensuspensies, namelijk de reologie en de nutritionele kwaliteit. De relaties die bestaan tussen deze functionele eigenschappen en de structuur van het product werden bestudeerd. 
 
In een eerste deel van dit werk werd de relatie tussen de structuur en de reologische eigenschappen van plantgebaseerde suspensies grondig onderzocht. Voormalig onderzoek toonde aan dat de reologie van plantgebaseerde suspensies beïnvloed wordt door zowel de eigenschappen van de partikelfase als deze van de serumfase. In dit doctoraatsonderzoek werd daarom het effect van beide fasen op de reologie afzonderlijk bestudeerd. Door gebruik te maken van gereconstitueerde systemen werd de invloed van verschillende partikeleigenschappen op de reologie van wortel- en tomaatgebaseerde suspensies systematisch nagegaan. De invloed van de serumeigenschappen op de reologische eigenschappen van de suspensies werd geëlimineerd door reconstitutie van de plantgebaseerde partikels in water in plaats van in serum. De bestudeerde suspensies gedroegen zich als niet-Newtoniaanse vloeistoffen en bezaten allen een zwichtspanning. De netwerkstructuur kon beschreven worden als een zwakke gel met eenlage kritische vervorming. De stijging in zwichtspanning en opslagmodulus met partikelconcentratie werd beschreven aan de hand van een machtsmodel. De verhouding van de statische en dynamische zwichtspanning bleek groter voor partikels met een meer onregelmatig en minder intact partikeloppervlak, wat wijst op een grotere structuuropbouw in rusttoestand bij dit soort van partikels. Algemeen kon gesteld worden dat zowel partikelconcentratie, -grootte als -morfologie (waartoe partikeloppervlak, -vorm en -type behoren) een sleutelrol spelen in de controle en de sturing vanreologische eigenschappen van plantgebaseerde suspensies.
Naast het effect van partikeleigenschappen op de reologie van plantgebaseerde levensmiddelensuspensies, werd de rol van de serumfase in de reologie van deze levensmiddelensuspensies bestudeerd. Algemeen bleek dat de serumviscositeit van wortel- en tomaatgebaseerde suspensies voornamelijk bepaald wordt door de hoeveelheid en de grootte van het serumpectine. De invloed van de serumviscositeit op de reologie van de suspensie op zich bleek echter beperkt. Uit voorgaande observaties kan dan ook besloten worden datde reologie van plantgebaseerde levensmiddelensuspensies grotendeels bepaald wordt door de eigenschappen van de partikelfase.
Ter afronding van het eerste deel van dit werk, werd het effect van de toevoeging van calciumionen (Ca2+) op de reologie van wortelgebaseerde suspensies onderzocht. De invloed van de aanwezigheid van Ca2+, de pH en de methoxylatiegraad van pectine aanwezig in de systemen op de reologische eigenschappen van de suspensies werd nagegaan voor de partikelfase en het serum afzonderlijk. Hieruit kon besloten worden dat de partikelfase, eerder dan deserumfase, beïnvloed wordt door Ca2+-toevoeging. In wortelgebaseerde suspensies bestaande uit weefsel met overwegend laagveresterd pectine, bleek Ca2+-toevoeging een verlaging van de netwerksterkte en -stijfheid te veroorzaken, voornamelijk bij een pH-waarde groter dan de pKa van galacturonzuur. Daarom werd verondersteld dat Ca2+ de negatieve lading van pectine aanwezig op het partikeloppervlak deels kan afschermen waardoor de reologische eigenschappen, zoals de zwichtspanning en de opslagmodulus, gereduceerd worden en stroming makkelijker wordt. De reologische eigenschappen van wortelgebaseerde suspensies bleken slechts in beperkte mate beïnvloed te worden door Ca2+-crosslinks tussen het intrinsiek aanwezige pectine.
 
In een tweede deel van dit werk, werd de relatie tussen de structurele eigenschappen en de biobeschikbaarheid van carotenoïden in plantgebaseerde levensmiddelensuspensies onderzocht. Met name het effect van de partikelgrootte op de relatieve biobeschikbaarheid van all-E</>-β-caroteen en all-E</>-lycopeen in respectievelijk wortel- en tomaatgebaseerde suspensies werd bestudeerd. Door toevoeging van olijfolie (2%) tijdens het verteringsproces, vooral als een olie-in-water emulsie, steeg de opname van carotenoïden in de micellaire fase. De biobeschikbaarheid van carotenoïden bleek anderzijds te dalen bij stijgende partikelgrootte. Uitsluitend plantgebaseerde partikels kleiner dan de grootte van een individuele cel, leidden tot een hoge biobeschikbaarheid, wat wijst op het belang van de celwand als fysieke barrière voor vrijzetting van carotenoïden uit devoedingsmatrix en daaropvolgende micelvorming met mogelijke gevolgen voor de opname in het menselijk lichaam. De hierboven vermelde observatieswaren geldig voor partikels afkomstig van zowel wortel- als tomatenweefsel.
Aan de hand van de verkregen relaties tussen de partikelgrootte en de biobeschikbaarheid werd getracht de relatieve biobeschikbaarheid van all-E-β-caroteen en all-E-lycopeen in respectievelijk wortel- en tomaatgebaseerde suspensies, te voorspellen. De berekeningen gaven echter aan dat de biobeschikbaarheid van carotenoïden in plantgebaseerde levensmiddelensuspensies niet uitsluitend bepaald wordt door de intactheid van de celwand, maar dat deze functionele eigenschap bovendien beïnvloed wordt door interacties tussen structuuropbouwende elementen in de voedingsmatrix.
 
Datum:1 okt 2009 →  30 sep 2013
Trefwoorden:Bioaccessibility of carotenoids, Nutritional quality, Plant based food systems, Food processing, Structure enabling processes, Food suspensions, Structural properties, Rheology
Disciplines:Levensmiddelenwetenschappen en (bio)technologie
Project type:PhD project