Biotoegankelijkheid en vertering van nutriënten in Bambara aardnoten: invloed van opslagcondities en procesvoering

Inheemse peulvruchten zijn lokaal aangepaste en duurzame levensmiddelen die voedselzekerheid en gezondheid in ontwikkelingslanden kunnen verbeteren. Naast problemen inzake voedselzekerheid, blijft malnutritie een onopgelost probleem blijft. Peulvruchten kunnen na de oogst lang bewaard worden, wat ze een betrouwbare voedselbron maakt in tijden van honger. Tijdens langetermijnbewaring van gedroogde peulvruchten kunnen verschillende biochemische reacties optreden, zoals beschreven door verschillende hard-to-cook (HTC) theorieën. De ontwikkeling van het HTC fenomeen is niet enkel onpraktisch (toegenomen energiekost voor de bereiding leidt tot afgenomen aanvaardbaarheid voor consumenten), maar heeft ook potentieel negatieve gevolgen voor de nutritionele kwaliteit van peulvruchten. Daarom had dit doctoraatsonderzoek tot doel de invloed van bewaring en procesvoering op structurele eigenschappen te bestuderen, en de consequenties hiervan op de nutritionele kwaliteit van micro- en macronutriënten van Bambara aardnoten te evalueren.

Het eerste deel van het werk levert bewijs dat de ontwikkeling van het HTC fenomeen in Bambara aardnoten wel degelijk plaats vindt, wanneer deze bewaard werden onder typische sub-sahara omgevingsomstandigheden (35 °C en 78 % relatieve vochtigheid). Met toenemende bewaartijd (veroudering), vertraagde de afname van de hardheid tijdens koken en werd celsplitsing uitgesteld. Er werd verondersteld dat de geobserveerde veranderingen veroorzaakt worden door het versterken van de celwand en middenlamellen door de vorming van mineraal-pectine cross-links of door cross-linking van polyfenolen met andere celwandpolymeren tijdens bewaring.

In het tweede deel van het werk werden enkele theoretische consequenties van de HTC theorieën op de retentie en biotoegankelijkheid van mineralen en zetmeelverteerbaarheid onderzocht. Weken en verlengde kooktijden veroorzaakten hoge verliezen van Mg, Fe en Zn door uitloging. Dit resultaat werd gelinkt aan het in de literatuur besproken verlies van membraanintegriteit tijdens de veroudering van peulvruchten (lipide-oxidatietheorie). Echter, Ca loogde amper uit tijdens weken en koken. Vermits de bestudeerde mineralen in verschillende mate uitloogden, werd de gebonden status van mineralen door de matrix van naderbij bekeken. De hoeveelheid oplosbare mineralen werd bepaald in een dispersie van bloem van verse en bewaarde rauwe bonen in water. Van de vier bestudeerde mineralen, bleek enkel het oplosbaar Ca-gehalte opmerkelijk te dalen met bewaring. Om dit verder te begrijpen, werden cross-secties van rauwe verse en bewaarde Bambara aardnoten bestudeerd met behulp van fluorescentiemicroscopie, wat de aanwezigheid aantoonde van meer gelabelde Ca-pectine cross-links in bewaarde stalen. De toename in Ca-complexatie met bewaring kan geassocieerd worden met bepaalde aspecten van de pectine-kation-fytaattheorie. Omdat de kennis van hoeveelheden gebonden mineralen niet voldoende is om hun uiteindelijke vrijzetting tijdens digestie te begrijpen, werd de mineraalbiotoegankelijkheid bepaald. Voor elk van de bestudeerde mineralen werden verschillende trends geobserveerd. Ca-biotoegankelijkheid nam af met bewaring maar verbeterde met kooktijd. Mg-biotoegankelijkheid nam af met zowel bewaring als kooktijd, terwijl de biotoegankelijkheid van Fe en Zn niet erg beïnvloed werd door de toegepaste stappen in de peulvruchtenketen. De integriteit van de cotyledoncelwand is een belangrijke eigenschap die de zetmeelverteerbaarheid bepaalt. Vermits verschillen in celwandstructuur, zoals meer Ca-pectine cross-links en uitgestelde celsplitsing, werden vastgesteld in bewaarde Bambara aardnoten in vergelijking tot minder lang bewaarde stalen, werd zetmeelverteerbaarheid bestudeerd voor zowel verse als bewaarde stalen. Een snellere zetmeelvertering werd vastgesteld in bewaarde ten opzichte van verse Bambara aardnoten die een vergelijkbare thermische behandeling ondergingen. Door een hogere graad van celbreuk in bewaarde stalen, had amylase een vlottere toegang tot het substraat. Het zetmeelverteringsgedrag van verse en bewaarde stalen met gelijkaardige hardheid en microstructuur (vooral individuele cellen) was vergelijkbaar. Deze resultaten sloten een directe invloed van de ontwikkeling van het HTC fenomeen op zetmeelvertering uit.

De karakteristieke microstructuur van Bambara zaden met eetbare hardheid bestond uit individuele cellen na mechanische desintegratie (zoals bijvoorbeeld relevant tijdens kauwen). Daarom werd in het laatste deel van dit werk het effect van procesintensiteit en hardheidsortering op de zetmeel- en proteïneverteerbaarheid geëvalueerd voor geïsoleerde individuele cellen. Individuele cellen die een langere kooktijd ondergingen, vertoonden een snellere zetmeel- en proteïneverteerbaarheid. Er was bovendien een aanzienlijke diversiteit in de hardheid van zaden na koken en de zaden werden daarom verdeeld in klassen van hoge tot lagere hardheid. Individuele cellen van zaden uit de hoge hardheidsklasse hadden een lagere en langzamere zetmeel- en proteïneverteerbaarheid. De geschatte kinetische parameters voor zetmeel- en proteïneverteerbaarheid waren sterk gecorreleerd.

Uit deze doctoraatsthesis kan geconcludeerd worden dat bewaring een belangrijk maar weinig bestudeerde fase is in de verwerkingsketen van peulvruchten die, rekening houdend met procesvoering, de nutritionele kwaliteit van peulvruchten beïnvloedt. Bovendien kunnen hardheid en de gekoppelde microstructuur gebruikt worden als een algemene variabele om de zetmeel- en proteïneverteerbaarheid preciezer af te stemmen.