Proces-structuur-functie relaties bij de productie van versneden aardappelproducten

Textuur is een belangrijke kwaliteitsparameter van fruit en groenten gebaseerde levensmiddelen en wordt voornamelijk bepaald door de turgordruk in de cel, die onderhouden wordt door een intacte celmembraan, en de celwandsterkte en intercellulaire adhesie, die beïnvloed worden door de netwerksterkte van polysachariden in de celwand en middenlamel. Plantenweefsels worden enerzijds thermisch behandeld om ze zachter en eetbaar te maken. De textuur verzacht door het verlies van turgordruk en de chemische depolymerisatie en solubilisatie van het polysacharide pectine. Anderzijds worden thermische behandelingen zoals pasteuriseren, blancheren en steriliseren gebruikt om de weefsels te stabiliseren voor bewaring. Door de stijgende vraag naar producten met een voldoende houdbaarheid en een zo vers mogelijke textuur zijn er momenteel een aantal technieken beschikbaar om de chemische depolymerisatie en solubilisatie van pectine te vertragen en zo het textuurverlies bij thermische stabilisatie te beperken. Een milde thermische voorbehandeling bij 60 °C beoogt de activatie van het enzym pectinemethylesterase (PME), dat de graad van methylesterificatie (DM) van pectine kan verlagen. Pectine met een lage DM is minder gevoelig aan chemische depolymerisatie bij thermisch behandelen en bevordert de vorming van pectine-calcium (Ca2+) crosslinks. De vertraging van pectinedepolymerisatie en het sterkere pectinenetwerk zorgen voor een beter textuurbehoud bij thermisch behandelen.

Het gebruik van gepulseerde elektrische velden (PEF) resulteert in poriënvorming in de celmembraan, verlies van turgordruk en een zachtere rauwe textuur. In deze thesis werd het potentieel van een PEF-voorbehandeling als textuurbehoudende techniek bij thermische behandelingen onderzocht. Hierbij werd de hypothese gesteld dat een PEF-voorbehandeling door de permeabilisatie van de celmembraan het transport van intracellulaire kationen, zoals Ca2+, naar de celwand vergemakkelijkt, waarbij kationen de activiteit van PME en Ca2+ de vorming van ionische crosslinks bevorderen. Het effect van PEF op de textuur van rauw plantenweefsel, op de textuur tijdens koken (d.i. het kookgedrag), en op de pectinestructuur en -organisatie werd onderzocht in wortel- en aardappelweefsel, en vergeleken met de effecten van een milde thermische voorbehandeling en een combinatie van een PEF- en milde thermische voorbehandeling.

De milde thermische voorbehandeling verzachtte de rauwe plantenweefsels, maar de zachtste textuur werd gemeten na een PEF- en een combinatievoorbehandeling. De bewaartijd van aardappelen na oogst verhoogde de gevoeligheid van aardappelweefsel voor weefselverzachting door PEF, maar had geen invloed op de hardheid na intense PEF-behandelingen. Het kookgedrag na de verschillende voorbehandelingen was weefselafhankelijk. Wortelcortex had een trager kookgedrag na de milde thermische en vooral de combinatievoorbehandeling, terwijl wortelvaatweefsel ook een trager kookgedrag vertoonde na een PEF-voorbehandeling. Het effect van de voorbehandelingen op het kookgedrag van aardappelen was minder duidelijk. De combinatievoorbehandeling resulteerde in de hardste textuur tijdens koken, maar het effect van de PEF- en de milde thermische voorbehandelingen was minder uitgesproken dan in wortelen. Het kookgedrag van aardappelweefsel was trager in Ca2+-rijke behandelingsmedia, maar was onafhankelijk van de aardappelbewaartijd na oogst.

In wortelcortex was het effect van de verschillende voorbehandelingen op de DM en crosslinking van pectine onduidelijk, wat suggereert dat andere mechanismen verantwoordelijk zijn voor het gewijzigd kookgedrag na de voorbehandelingen. In wortelvaatweefsel daarentegen resulteerde elk type voorbehandeling in een daling van DM en een toename van pectine-Ca2+ crosslinks, vooral na de PEF- en de combinatievoorbehandeling. Een verschillende ionische samenstelling van de weefsels kan hiervoor een mogelijke verklaring bieden. In aardappelweefsel was het effect van de PEF- en de milde thermische voorbehandelingen minder duidelijk en leidde vooral de combinatievoorbehandeling tot een daling in DM. Daarnaast nam het aantal pectine-Ca2+ crosslinks toe na elk type voorbehandeling in de aanwezigheid van Ca2+-ionen.

Deze studie maakt duidelijk dat PEF technologie potentieel heeft als textuurbehoudende voorbehandeling bij het thermisch behandelen van plantenweefsels. Het weefselafhankelijk effect kan echter resulteren in een grotere heterogeniteit in textuur binnen een product. Verder onderzoek is nodig om het effect van de verschillende voorbehandelingen op de pectinestructuur en -organisatie beter te begrijpen.