Faculteit Toegepaste Bio-ingenieurswetenschappen
Academiejaar 2011 - 2012
Bioactieve componenten in functie van genetische diversiteit, oogsttijdstip en verwerking in Allium porrum L.
Masterproef voorgedragen door
Lien Goetghebeur tot het bekomen van de titel en de graad van
Master in de biowetenschappen: voedingsindustrie
AUTEURSRECHTELIJKE BESCHERMING AUTEURSRECHTELIJKE BESCHERMING Deze masterproef wordt auteursrechtelijk beschermd. Elk gebruik omtrent het aanhalen van de resultaten van de masterproef kan enkel gebruikt worden mits uitdrukkelijke bronvermelding. Goetghebeur, L. (2012). Bioactieve componenten in functie van genetische diversiteit, oogsttijdstip en verwerking in Allium porrum L. Masterproef, Hogeschool Gent, 1 – 144.
WOORD VOORAF WOORD VOORAF Graag wil ik vermelden dat deze masterproef mij niet alleen inhoudelijk maar ook persoonlijk veel heeft bijgedragen zoals ervaringen, contacten en vaardigheden dat ik in mijn latere carièrre zal benutten. Hierbij wil ik dan ook een dankwoord richten naar enkele mensen. Eerst en vooral wil ik Nathalie Bernaert, mijn stagebegeleidster, bedanken voor de vele verbeteringen en tips die ze mij gaf om deze thesis tot een goed einde te brengen. Eveneens wil ik ook Kathy Messens, mijn interne begeleidster en Ingrid De Leyn bedanken voor hun aantekeningen en opmerkingen. Vervolgens had ik ook graag een dankwoord gericht naar het personeel en de laboranten van het Instituut voor Landbouw- en Visserij Onderzoek (ILVO), voor de aangename gesprekken en de goede sfeer tijdens de stage. Ook twee andere studenten, Liesbeth en Nick, draagden bij tot deze leuke periode. Daarnaast wil ik het personeel van „FoodPilot‟ danken voor de begeleiding en uitleg in de pilootfabriek zodat de productie van de preikroketten vlekkeloos verliep. Ook wil ik mijn ouders bedanken die mij de kans gaven om deze studie aan te vatten. Tenslotte had ik graag mijn vriend Yvon en zijn vader René Timmerman willen bedanken voor het nalezen van deze masterproef en voor hun aanmoedigingen en mentale steun gedurende het ganse het jaar.
SAMENVATTING SAMENVATTING Deze masterproef handelt over onderzoek naar bioactieve componenten in de groente prei in functie van 3 parameters, namelijk de genetische diversiteit, oogsttijdstip en verwerking. Hierbij wordt telkens de witte schacht en de groene bladeren van prei onderzocht. De focus ligt voornamelijk op de groene bladeren omdat die tegenwoordig nog vaak als afval worden beschouwd. Daarom wordt in een tweede luik gezocht naar pistes om de groene bladeren te valoriseren. De bioactieve componenten die worden bestudeerd zijn S-alk(en)yl cysteïne zwavelverbindingen (ACSO‟s) en polyfenolen. Ook de globale antioxidantcapaciteit van de stalen wordt onderzocht. De ACSO‟s, meer bepaald methiin en isoalliin, worden bepaald via HPLC-MS/MS. Het totaal polyfenolgehalte wordt geanalyseerd met de Folin-Ciocalteu methode, terwijl de antioxidantcapaciteit bepaald wordt met de ORAC- en DPPH-test. Uit de studie blijkt dat er een grote variatie is aan isoalliin en methiin binnen de genetische diversiteit van prei. De wintercultivars scoren het beste naar gehaltes aan ACSO‟s. Wanneer 9 cultivars geoogst worden op 4 tijdstippen in het preiseizoen, kan er geen optimale periode naar voor geschoven worden. We kunnen wel besluiten dat november de minst goede maand is op het vlak van ACSO‟s om te oogsten. Naast de invloed van genetische diversiteit en oogsttijdstip, wordt ook het effect nagegaan van verwerkingstechnieken naar behoud van bioactieve componenten. Bij de vergelijking van verschillende droogtechnieken, komt vriesdrogen naar voor als beste techniek voor het behoud aan zwavelverbindingen, terwijl luchtdrogen de antioxidantcapaciteit en polyfenolen beter behoud. De nieuwe droogtechniek „Refractance Window‟-drogen kan even goed beschouwd worden als vriesdrogen. Na toepassen van verschillende bereidingstechnieken merkten we een duidelijk verlies aan antioxidantcapaciteit naarmate prei langer gekookt werd. Stomen is nog steeds de beste bereidingstechniek naar behoud van antioxidantcapaciteit. Wanneer zowel verpakte als losse prei gevolgd wordt van oogst tot 13 dagen bewaring bij de consument, werden weinig tot geen verliezen gevonden in antioxidantcapaciteit. Om de groene bladeren van prei te valoriseren werden deze eerst gedroogd en vervolgens vermalen tot een poeder. Dit poeder werd, in het kader van deze thesis en de ECOTROPHELIA-wedstrijd, verwerkt in aardappelkroketten. Dit product biedt mogelijkheden om het preipoeder in andere producten te verwerken en daarbij prei ook een nieuw imago te geven. Het doel van de thesis is om de wetenschappelijke kennis rond bioactieve componenten in prei te vergroten en zo een eerste stap te zetten naar verder onderzoek. KERNWOORDEN: prei, bioactieve componenten, droogtechnieken, bereidingstechnieken, bewaring, valorisatie
ABSTRACT ABSTRACT This thesis studies the bioactive compounds in leek as a function of 3 parameters, namely the genetic diversity, harvest time and processing. Hereby the white shaft and the green leaves of the leek are investigated. The focus is mainly on the green leaves, as today they are often regarded as waste. Therefore, is in the second section searched at ways to valorize the green leaves. The bioactive components that have been studied are the S-alk (en) yl cysteine-sulfoxides (ACSO's) and polyphenols. The global antioxidant capacity of the samples has also been investigated. The ACSO's, and more specifically methiin and isoalliin are determined by HPLC-MS/MS. The total polyphenols are analyzed with the Folin-Ciocalteu method, and the antioxidant capacity with the ORAC and DPPH assay, by using a spectrophotometer. The study shows that there is a great variety of isoalliin and methiin among the genetic diversity of leek. The winter cultivars have the highest levels of ACSO‟s. When 9 cultivars are harvested on 4 periods during the growing season of leek, there is no optimal period to harvest. We can conclude that November is the least opportune month to harvest, in relation to ACSO‟s. Besides the influence of genetic diversity and harvest time, also, the effect of processing techniques to preserve bioactive components is investigated. In the comparison of different drying techniques, freeze-drying is the best technique for the preservation of sulfur compounds, while air-drying is for the antioxidant capacity and polyphenols. The new drying technique „Refractance Window'-drying can be considered as good as freeze-drying. When both packaged and unpackaged leeks are followed from harvest to 13 days storage at the consumer, few losses are found in antioxidant capacity. After applying different preparation techniques, we noticed an apparent loss of antioxidant capacity as leek was cooked longer. Steaming is still the best preparation technique to preserve antioxidant capacity. For its valorization the green leaves are first dried and then ground into a powder. This powder was, in the context of this thesis and the ECOTROPHELIA-competition processed into potato croquettes. The product offers opportunities to process the leek powder into other products while giving leek a new image. The aim of the thesis is to enhance the scientific knowledge on bioactive compounds in leek and is as such a first step to further research. KEYWORDS: leek, bioactive compounds, drying techniques, processing, preservation, valorization
INHOUDSOPGAVE INHOUDSOPGAVE AUTEURSRECHTELIJKE BESCHERMING WOORD VOORAF SAMENVATTING ABSTRACT INHOUDSOPGAVE .................................................................................................................. 1 LIJST MET AFKORTINGEN ................................................................................................... 6 LIJST MET FIGUREN EN TABELLEN .................................................................................. 7 INLEIDING ............................................................................................................................. 10 LITERATUURSTUDIE ........................................................................................................... 13 HOOFDSTUK 1: Allium porrum L. (Prei) .............................................................................. 14
1 Geschiedenis...................................................................................................................... 14 2 Taxonomie ......................................................................................................................... 14 3 Belang van prei in België ............................................................................................... 15 4 Types prei........................................................................................................................... 17 4.1 Indeling naar fysiologische kenmerken ........................................................................... 17 4.2 Indeling naar oogsttijdstip ............................................................................................... 17 4.3 Indeling naar veredeling .................................................................................................. 18 5 Nutriëntensamenstelling ................................................................................................. 18 6 Groeistadia ......................................................................................................................... 20 HOOFDSTUK 2: Bioactieve componenten ............................................................................. 21
1 Definitie .............................................................................................................................. 21 2 Organische zwavelverbindingen .................................................................................. 21 2.1 Definitie ........................................................................................................................... 21 2.2 In Allium-soorten ............................................................................................................ 21 2.3 Gezondheidsbevorderende aspecten ............................................................................... 22 2.4 Biobeschikbaarheid ......................................................................................................... 23 2.5 Analysemethodes ............................................................................................................ 23 2.5.1 HPLC-MS/MS ..................................................................................................... 23 2.5.1.1 High performance liquid chromatografie (HPLC) .............................. 23 2.5.1.2 Tandem massa spectrometrie (MS/MS) ............................................... 24 2.5.2 Gaschromatografie (GC) .................................................................................... 24 2.5.3 High performance anion exchange chromatografie (HPAEC) ........................... 25 3 Antioxidanten .................................................................................................................... 25 3.1 Soorten ............................................................................................................................ 26 3.1.1 Polyfenolen.......................................................................................................... 26 3.1.1.1 Definitie ................................................................................................ 26 3.1.1.2 In Allium-soorten.................................................................................. 27 3.1.1.3 Gezondheidsbevorderende aspecten .................................................... 28 1
INHOUDSOPGAVE 3.1.1.4 Biobeschikbaarheid .............................................................................. 28 3.1.2 Vitamine C .......................................................................................................... 29 3.1.2.1 Definitie ................................................................................................ 29 3.1.2.2 In Allium-soorten.................................................................................. 29 3.1.2.3 Gezondheidsbevorderende aspecten .................................................... 29 3.1.2.4 Biobeschikbaarheid .............................................................................. 30 3.1.3 Vitamine E........................................................................................................... 30 3.1.3.1 Definitie ................................................................................................ 30 3.1.3.2 In Allium-soorten.................................................................................. 31 3.1.3.3 Gezondheidsbevorderende aspecten .................................................... 31 3.1.3.4 Biobeschikbaarheid .............................................................................. 32 3.1.4 Carotenoïden en vitamine A ................................................................................ 32 3.1.4.1 Definitie ................................................................................................ 32 3.1.4.2 In Allium-soorten.................................................................................. 33 3.1.4.3 Gezondheidsbevorderende aspecten .................................................... 34 3.1.4.4 Biobeschikbaarheid .............................................................................. 34 3.1.5 Andere ................................................................................................................. 34 3.2 Analysemethoden ............................................................................................................ 35 3.2.1 Antioxidantcapaciteit .......................................................................................... 35 3.2.1.1 Oxygen Radical Absorbance Capacity (ORAC)................................... 35 3.2.1.2 2,2-Diphenyl-1-pikrylhydrazyl (DPPH) .............................................. 36 3.2.1.3 Ferric reducing antioxidant potential (FRAP)..................................... 36 3.2.1.4 Trolox-equivalent antioxidant capacity (TEAC) .................................. 37 3.2.1.5 Cupric ion reducing antioxidant capacity (CUPRAC) ........................ 37 3.2.2 Polyfenolen.......................................................................................................... 37 3.2.3 Vitamine C .......................................................................................................... 37 3.2.3.1 Tris-(2-carboxyethyl) phosphine (TCEP)............................................. 37 3.2.3.2 2,6-dichloroindophenol (DCIP) ........................................................... 38 4 Biobeschikbaarheid ......................................................................................................... 38 HOOFDSTUK 3: Verwerkingsprocessen ................................................................................ 39
1 Definitie .............................................................................................................................. 39 2 Wassen en versnijden ...................................................................................................... 39 3 Invriezen ............................................................................................................................. 40 3.1 Conventioneel invriezen .................................................................................................. 40 3.2 Invriezen met vloeibaar stikstof ...................................................................................... 40 4 Droogtechnieken .............................................................................................................. 41 4.1 Luchtdrogen .................................................................................................................... 41 4.1.1 Definitie ............................................................................................................... 41 4.1.2 Effect op bioactieve componenten ...................................................................... 41 4.2 Vriesdrogen ..................................................................................................................... 42 4.2.1 Definitie ............................................................................................................... 42 4.2.2 Effect op bioactieve componenten ...................................................................... 42 4.3 “Refractance window”-drogen ........................................................................................ 43 2
INHOUDSOPGAVE 4.3.1 Definitie ............................................................................................................... 43 4.3.2 Effect op bioactieve componenten ...................................................................... 44 5 Bereidingstechnieken ...................................................................................................... 44 5.1 Koken .............................................................................................................................. 44 5.1.1 Definitie ............................................................................................................... 44 5.1.2 Effect op bioactieve componenten ...................................................................... 44 5.2 Stomen ............................................................................................................................. 45 5.2.1 Definitie ............................................................................................................... 45 5.2.2 Effect op bioactieve componenten ...................................................................... 46 5.3 Blancheren ....................................................................................................................... 46 5.3.1 Definitie ............................................................................................................... 46 5.3.2 Effect op bioactieve componenten ...................................................................... 46 6 Bewaren .............................................................................................................................. 47 MATERIAAL EN METHODEN ............................................................................................. 48
1 Analyse van zwavelverbindingen in functie van genetische diversiteit van prei en verwante soorten ............................................................................................................ 49 1.1 Doel ................................................................................................................................. 49 1.2 Plantenmateriaal .............................................................................................................. 49 1.2.1 Zaaien .................................................................................................................. 49 1.2.2 Planten ................................................................................................................. 49 1.2.3 Oogsten................................................................................................................ 50 1.3 Staalvoorbereiding .......................................................................................................... 51 1.3.1 Wassen en versnijden .......................................................................................... 51 1.3.2 Invriezen .............................................................................................................. 51 1.3.3 Vriesdrogen ......................................................................................................... 51 1.3.4 Vermalen en opslag ............................................................................................. 51 1.4 Analyseprotocol .............................................................................................................. 52 1.4.1 Reagentia ............................................................................................................. 52 1.4.2 Staalvoorbereiding .............................................................................................. 52 1.4.3 Instrumentele analyse .......................................................................................... 53 1.4.4 Verwerking van de resultaten .............................................................................. 53 2 Analyse van zwavelverbindingen in functie van oogsttijdstip van prei ............. 53 2.1 Doel ................................................................................................................................. 53 2.2 Plantenmateriaal .............................................................................................................. 54 2.2.1 Zaaien .................................................................................................................. 54 2.2.2 Planten ................................................................................................................. 54 2.2.3 Oogsten................................................................................................................ 54 2.3 Staalvoorbereiding .......................................................................................................... 54 2.4 Analyseprotocol .............................................................................................................. 54 3 Bioactieve componenten van prei in functie van verwerking ............................... 55 3.1 Bioactieve componenten van prei in functie van droogtechnieken ................................. 55 3.1.1 Doel ..................................................................................................................... 55 3.1.2 Plantenmateriaal .................................................................................................. 55 3
INHOUDSOPGAVE 3.1.3 Staalvoorbereiding .............................................................................................. 55 3.1.3.1 Vriesdrogen .......................................................................................... 55 3.1.3.2 Luchtdrogen ......................................................................................... 56 3.1.3.3 “Refractance window”-drogen ............................................................ 56 3.1.4 Analyseprotocols ................................................................................................. 56 3.1.4.1 Zwavelverbindingen ............................................................................. 56 3.1.4.2 Totale fenolen ....................................................................................... 57 3.1.4.3 Oxygen radical absorbance capacity (ORAC) .................................... 59 3.1.4.4 2,2-Diphenyl-1-pikrylhydrazyl (DPPH) .............................................. 64 3.2 Antioxidantcapaciteit van prei in functie van bereidingstechnieken .............................. 66 3.2.1 Doel ..................................................................................................................... 66 3.2.2 Plantenmateriaal .................................................................................................. 66 3.2.3 Staalvoorbereiding .............................................................................................. 66 3.2.3.1 Blancheren ........................................................................................... 66 3.2.3 2 Koken .................................................................................................... 66 3.2.3.3 Stomen .................................................................................................. 67 3.2.4 Analyseprotocol .................................................................................................. 67 3.3 Analyse van (instant)soep(en) op de inhoud aan bioactieve componenten..................... 67 3.3.1 Doel ..................................................................................................................... 67 3.3.2 Analysemateriaal ................................................................................................. 67 3.3.3 Staalvoorbereiding .............................................................................................. 68 3.3.4 Analyseprotocols ................................................................................................. 68 4 Antioxidantcapaciteit van prei in functie van bewaren .......................................... 68 4.1 Doel ................................................................................................................................. 68 4.2 Plantenmateriaal .............................................................................................................. 68 4.3 Staalvoorbereiding .......................................................................................................... 69 4.4 Analyseprotocol .............................................................................................................. 69 5 Productontwikkeling: Preikroketten ............................................................................ 69 5.1 Doel ................................................................................................................................. 69 5.2 Plantenmateriaal .............................................................................................................. 69 5.3 Productie van de preikroketten ........................................................................................ 70 5.3.1 Op kleine schaal .................................................................................................. 70 5.3.2 Op grote schaal .................................................................................................... 70 RESULTATEN EN DISCUSSIE............................................................................................. 71
1 Analyse van zwavelverbindingen in functie van de genetische diversiteit van prei en verwante soorten .................................................................................................... 72 2 Analyse van zwavelverbindingen in functie van oogsttijdstip van prei ............. 78 3 Bioactieve componenten van prei in functie van verwerking ............................... 84 3.1 Bioactieve componenten van prei in functie van droogtechnieken ................................. 84 3.1.1 Vergelijking vriesdrogen - luchtdrogen .............................................................. 84 3.1.1.1 Antioxidantcapaciteit ........................................................................... 84 3.1.1.2 Polyfenolen ........................................................................................... 85 3.1.1.3 Zwavelverbindingen ............................................................................. 86 4
INHOUDSOPGAVE 3.1.2 Vergelijking vriesdrogen - 'Refractance Window'-drogen .................................. 87 3.1.2.1 Antioxidantcapaciteit ........................................................................... 87 3.1.2.2 Polyfenolen ........................................................................................... 88 3.1 2.3 Zwavelverbindingen ............................................................................. 89 3.2 Antioxidantcapaciteit van prei in functie van bereidingstechnieken .............................. 90 3.2.1 Droog materiaal ................................................................................................... 90 3.2.1.1 Blancheren/Koken ................................................................................ 90 3.2.1.2 Stomen .................................................................................................. 93 3.2.2 Bereidingsvocht ................................................................................................... 96 3.2.2.1 Blancheren/Koken ................................................................................ 96 3.2.2.2 Stomen .................................................................................................. 98 3.3 Analyse van (instant)soep(en) op de inhoud aan bioactieve componenten................... 100 3.3.1 Antioxidantcapaciteit ........................................................................................ 100 3.3.2 Totale fenolen .................................................................................................... 101 3.3.3 Zwavelverbindingen .......................................................................................... 101 4 Antioxidantcapaciteit van prei in functie van bewaren ........................................ 103 4.1 Verpakte prei ................................................................................................................. 103 4.2 Losse prei ...................................................................................................................... 105 5 Productontwikkeling: Preikroketten .......................................................................... 107 5.1 Op kleine schaal ............................................................................................................ 107 5.2 Op grote schaal .............................................................................................................. 108 5.3 Ecotrophelia-wedstrijd .................................................................................................. 109 ALGEMEEN BESLUIT ........................................................................................................ 110 LITERATUURLIJST ............................................................................................................. 112 BIJLAGEN ............................................................................................................................. 120 Bijlage I: Plantschema 2009 - 2010 ....................................................................................... 121 Bijlage II: Nutriëntensamenstelling instantsoepen ................................................................. 122 Bijlage III: Concept Ecotrophelia België 2011 - 2012 ........................................................... 124 Bijlage IV: Visueel overzicht van de verschillende processtappen bij bereiding van preikroketten op grote schaal ................................................................................................. 125 Bijlage V: Technisch dossier preikroketten voor de Ecotrophelia-wedstrijd ........................ 127 Bijlage VI: Korte beschrijving van de preikroketten ............................................................. 139 Bijlage VII: PowerPoint-presentatie voor de Ecotrophelia-wedstrijd op 26/04/2012 ........... 140 Bijlage VIII: Lay-out van de verpakking voor de preikroketten ............................................ 143
5
LIJST MET AFKORTINGEN LIJST MET AFKORTINGEN AAPH ABTS ACSO ADH AUC CUPRAC DCIP DG DPPH FRAP GAE GC GST HDL HPLC HPAEC ILVO KMI LDL MS/MS NP-HPLC OCMHA ORAC RP-HPLC RW TCEP TE TEAC tpm
2,2‟-azobis-(2-methyl-propanimidamide) dihydrochloride 2,2‟-azinobis(3-ethylbenzothiazoline 6-sulfonaat) S-alk(en)yl-L-cysteïne zwaveloxide Aanbevolen dagelijkse hoeveelheid Area under curve Cupric ion reducing antioxidant capacity 2,6-dichloroindophenol Droog gewicht 2,2-Diphenyl-1-pikrylhydrazyl Ferric reducing antioxidant potential Galluszuur equivalenten Gaschromatografie Glutathion S-Transferase High density lipoproteïn High performance liquid chromatografie High performance anion exchange chromatografie Instituut voor Landbouw- en Visserij Onderzoek Koninklijk Metereologisch Instituut Low density lipoproteïn Tandem massa spectrometrie Normal phase high performance liquid chromatografie O-(carboxymethyl) hydroxylamine hemihydrochloride Oxygen Radical Absorbance Capacity Reversed phase high performance liquid chromatografie Refractance Window Tris-(2-carboxyethyl) phosphine Trolox-equivalenten Trolox-equivalent antioxidant capacity Toeren per minuut
6
LIJST MET FIGUREN EN TABELLEN LIJST MET FIGUREN EN TABELLEN
Figuren: Figuur 1: Schematische voorstelling doctoraat. ....................................................................... 10 Figuur 2: Oppervlakte aan cultuurgrond voor tuinbouw en groententeelt (Bernaerts & Demuynck, 2010). .................................................................................................................... 15 Figuur 3: Preiaandeel van het groentenareaal in open grond (Bernaerts & Demuynck, 2010). .................................................................................................................................................. 16 Figuur 4: Aandeel van Vlaanderen bij groententeelt in openlucht (Bernaerts & Demuynck, 2010)......................................................................................................................................... 16 Figuur 5: Prei in lengte en doorsnede. ...................................................................................... 17 Figuur 6: Structuurformule S-alk(en)yl cysteïne zwaveloxiden. ............................................. 22 Figuur 7: Structuursformules van de subgroepen van de flavonoïden (naar Manach et al., 2004)......................................................................................................................................... 27 Figuur 8: Structuurformule van L-ascorbinezuur ..................................................................... 29 Figuur 9: Structuurformule van tocoferol en tocotriënol ......................................................... 31 Figuur 10: Structuurformule van carotenoïden (naar Goldberg, 2003). .................................. 33 Figuur 11: Reductiereactie van DPPH (naar Gülçin, 2011). .................................................... 36 Figuur 12: Schematische voorstelling "Refractance window"-systeem (naar Abonyi, 1999). 43 Figuur 13: Structuurformule methiin en isoalliin, de twee belangrijkste ACSO‟s in prei. ...... 49 Figuur 14: Toestellen voor het luchtdrogen van voedingsmiddelen. ....................................... 56 Figuur 15: Structuurformule galluszuur. .................................................................................. 57 Figuur 16: Structuurformule Trolox. ........................................................................................ 59 Figuur 17: Structuurformule Fluoresceïne. .............................................................................. 60 Figuur 18: Startscherm 'Test protocol' in de Optima-software. ............................................... 60 Figuur 19: Lay-out van een microplaat voor de ORAC-test. ................................................... 61 Figuur 20: Structuurformule AAPH. ........................................................................................ 61 Figuur 21: Startscherm voor het invullen van 'Plate IDs' in de Optima-software. ................... 62 Figuur 22: Startscherm 'Evaluation software' in de Optima-software...................................... 62 Figuur 23: Structuurformule DPPH. ........................................................................................ 64 Figuur 24: Hogedrukpan. ......................................................................................................... 67 Figuur 25: Verpakte prei bij preibedrijf FraCha. ..................................................................... 69 Figuur 26: Gehaltes aan isoalliin in functie van genetsische diversiteit. ................................. 74 Figuur 27: Gehaltes aan methiin in functie van genetische diversiteit. ................................... 75 Figuur 28: Gehaltes aan isoalliin in verwante soorten. ............................................................ 76 Figuur 29: Gehaltes aan methiin in verwante soorten .............................................................. 77 Figuur 30: Gehaltes aan isoalliin in de witte schacht in functie van oogsttijdstip ................... 80 Figuur 31: Gehaltes aan methiin in de witte schacht in functie van oogsttijdstip .................... 81 7
LIJST MET FIGUREN EN TABELLEN Figuur 32: Gehaltes aan isoalliin in de groene bladeren in functie van oogsttijdstip .............. 82 Figuur 33: Gehaltes aan methiin in de groene bladeren in functie van oogsttijdstip ............... 83 Figuur 34: Antioxidantcapaciteit voor de vergelijking vriesdrogen-luchtdrogen…………….84 Figuur 35: Gehaltes aan polyfenolen voor de vergelijking vriesdrogen-luchtdrogen...............85 Figuur 36: Gehaltes aan methiin en isoalliin voor de vergelijking vriesdrogen-luchtdrogen.. 86 Figuur 37: Antioxidantcapaciteit voor de vergelijking vriesdrogen-RW-drogen .................. 87 Figuur 38: Gehaltes aan polyfenolen voor de vergelijking vriesdrogen-RW-drogen .............. 88 Figuur 39: Gehalte aan methiin voor de vergelijking vriesdrogen-RW-drogen ...................... 89 Figuur 40: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van koken/blancheren op droog materiaal van de witte schacht ................................................................................................................. 90 Figuur 41: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van koken/blancheren op droog materiaal van de groene bladeren ............................................................................................................. 92 Figuur 42: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van stomen op droog materiaal van de witte schacht ............................................................................................................................. 93 Figuur 43: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van stomen op droog materiaal van de groene bladeren ........................................................................................................................ 94 Figuur 44: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van koken/blancheren op bereidingsvocht van de witte schacht ................................................................................................................. 96 Figuur 45: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van koken/blancheren op bereidingsvocht van de groene bladeren ............................................................................................................. 97 Figuur 46: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van stomen op bereidingsvocht van de witte schacht ............................................................................................................................. 98 Figuur 47: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van stomen op bereidingsvocht van de groene bladeren ........................................................................................................................ 99 Figuur 48: Antioxidantcapaciteit van (instant)soep(en) (ORAC-test..................................... 100 Figuur 49: Antioxidantcapaciteit van (instant)soep(en) (DPPH-test ..................................... 100 Figuur 50: Gehalte aan totale fenolen van (instant)soep(en ................................................... 101 Figuur 51: Gehalte aan methiin van (instant)soep(en ............................................................ 101 Figuur 52: Gehalte aan isoalliin van (instant)soep(en ............................................................ 102 Figuur 53: Antioxidantcapaciteit (ORAC) van verpakte prei bij bewaren (witte schacht ..... 103 Figuur 54: Antioxidantcapaciteit (ORAC) van losse prei bij bewaren (witte schacht ........... 105 Figuur 55: Antioxidantcapaciteit (ORAC) van losse prei bij bewaren (groene bladeren ...... 106 Figuur 56: Preikroketten na het bakken ................................................................................. 107 Figuur 57: Kroketten na vormen met 3% preipoeder ............................................................. 108
8
LIJST MET FIGUREN EN TABELLEN
Tabellen: Tabel 1: Taxonomische indeling van prei (naar Hanelt et al., 1992). ...................................... 15 Tabel 2: Nutriëntensamenstelling van prei per 100 gram (naar NEVO, 2006). ....................... 19 Tabel 3: Hoeveelheden S-alkyl cysteïne zwaveloxiden in Allium-soorten (naar Yamazaki et al., 2010). ................................................................................................................................. 22 Tabel 4: Indeling polyfenolen (naar Pietta, 2000). ................................................................... 26 Tabel 5: De belangrijkste carotenoïden en hun voorkomen in de voeding (naar Goldberg, 2003)......................................................................................................................................... 32 Tabel 6: Preicultivars. .............................................................................................................. 50 Tabel 7: Verwante soorten. ...................................................................................................... 51 Tabel 8: Gebruikte volumes voor de ijklijn (TP-test). ............................................................. 58 Tabel 9: Gebruikte volumes voor de ijklijn (ORAC-test). ....................................................... 60 Tabel 10: Gebruikte volumes voor de ijklijn (DPPH-test). ...................................................... 64
9
INLEIDING INLEIDING Prei is een voedzame groente die kadert binnen een gezonde voeding. De groente brengt heel wat nutriënten aan. Zo bevat de witte schacht inuline en zwavelverbindingen terwijl de groene bladeren rijk zijn aan andere bioactieve componenten zoals polyfenolen. Bij de oogst gaat er echter al een groot deel van de groene bladeren verloren, als afval. Hoofdzakelijk het preiwit wordt geconsumeerd, het preigroen heeft in de keuken vooral de functie als soepgroente. In deze thesis, die deel uitmaakt van een doctoraatsstudie (figuur 1), zullen bioactieve componenten geanalyseerd worden in functie van genetische diversiteit, oogsttijdstip en verwerkingsprocessen, waarbij de focus ligt op het groene deel van de prei.
Analyse van bioactieve componenten in functie van: Genetische diversiteit
Teeltcondities Verwerking
Bewaring Plantgedeelte
Analyses op:
° 11 commerciële preihybriden ° 10 zaadvaste cultivars ° 6 oude cultivars ° 5 telerselecties ° 10 verwante soorten ° Oogsttijdstip ° Bemesting ° Droogtechnieken ° Bereidingstechnieken ° Fermentatie ° Preiproducten
° Antioxidantcapaciteit ° Totale fenolen ° L-ascorbinezuur ° Organische zwavelverbindingen ° Fructanen ° Flavonoïd glycosiden
° Witte schacht ° Groene bladeren Figuur 1: Schematische voorstelling doctoraat.
In de literatuur is reeds veel informatie te vinden over ajuin en look. Zij behoren tot dezelfde familie als prei. Deze studies bevestigen telkens weer de positieve effecten die deze groenten hebben op de gezondheid. Onderzoek op bioactieve componenten in prei in functie van genetische diversiteit, oogsttijdstip en verwerkingsprocessen is tot nu toe beperkt. Deze masterproef kan daarom een belangrijke bijdrage geven aan wetenschappelijke informatie over prei. Op langere termijn kan de thesis een mogelijkheid bieden tot verder onderzoek, waarbij de bioactieve componenten in prei kunnen gekoppeld worden aan gezondheidsbevorderende aspecten. Inhoudelijk wordt in een eerste deel van de thesis dieper ingegaan op de groente prei. Daarin is het vooral interessant om te weten wat prei aanbrengt qua nutriënten en wat het belang is van prei in België en wereldwijd.
10
INLEIDING In een tweede luik worden de bioactieve componenten en hun gezondheidsbevorderende aspecten onder de loep genomen. Een laatste deel handelt over verscheidene verwerkingsprocessen en hun effect op de hoeveelheid aan bioactieve componenten in prei. De bioactieve componenten die in deze masterproef worden onderzocht zijn polyfenolen, antioxidanten en organische zwavelverbindingen, meer bepaald de S-alk(en)yl-L-cysteïne zwaveloxiden of ACSO‟s genaamd. Praktisch wordt in dit onderzoek het gehalte aan deze componenten onderzocht in functie van de genetische diversiteit, het oogsttijdstip, verwerkingsprocessen en bewaren. Daarbij wordt telkens een onderscheid gemaakt tussen het witte en het groene gedeelte van de prei. Bij het onderzoeken van de ACSO‟s in functie van de genetische diversiteit wordt nagegaan of de genetische achtergrond een invloed heeft op de hoeveelheden aan zwavelverbindingen. In dit eindwerk worden vier groepen onderzocht namelijk zaadvaste rassen, oude rassen, telerselecties en F1 hybriden. Deze worden ook vergeleken met enkele verwante soorten. Om de invloed van het oogsttijdstip te bestuderen op de hoeveelheid aan zwavelverbindingen wordt de prei geoogst op vier tijdstippen tijdens het preiseizoen met name september, november, januari en maart. De verwerkingsprocessen omvatten enerzijds enkele bereidingstechnieken zoals koken, stomen, blancheren en bakken in boter. Het doel hiervan is om te kijken wat er in de keuken gebeurt met de hoeveelheid aan bioactieve componenten. Zo wordt een beter beeld geschetst over wat de consument uiteindelijk binnenkrijgt aan componenten wanneer de prei op het bord komt. Anderzijds wordt er een vergelijking gemaakt tussen verscheidene droogtechnieken zoals vriesdrogen, luchtdrogen en het recente “Refractance Window”-drogen (RW). Deze vergelijking moet uitwijzen welke techniek het best is qua energieconsumptie, financiële kosten en behoud van de bioactieve componenten. Voor de voedingsindustrie kan dit interessante informatie opleveren. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat het verlies aan nutriënten reeds start meteen na het oogsten. Om dit verlies aan componenten in kaart te brengen, wordt ook een bewaarproef uitgevoerd.
11
INLEIDING De instrumentele analyse van bioactieve componenten wordt met volgende testen en apparatuur uitgevoerd. De antioxidantcapaciteit wordt geanalyseerd met de Oxygen Radical Absorbance Capacity-Assay (ORAC) en de 2,2-Diphenyl-1-pikrylhydrazyl-Assay (DPPH). De organische zwavelverbindingen worden met High performance liquid chromatography – Tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS) geanalyseerd en voor de analyse van de polyfenolen wordt de Folin Ciocalteu-methode gebruikt. Tijdens de masterproef wordt ook de mogelijkheid bestudeerd om de groene bladeren van prei, in gedroogde vorm, te verwerken in voedingsmiddelen. Zo kan dit groene preipoeder voor bredere toepassingen gebruikt worden. Zo werd dit reeds verwerkt in kaas, brood, pasta,… . Preikroketten is een product die in deze thesis verder wordt uitgewerkt. Het uiteindelijke doel is om prei, die bovendien een typisch Vlaamse groente is, te promoten vanwege zijn bioactieve componenten. Deze thesis kan een eerste stap zijn naar het ontwikkelen van innovatieve ideeën om prei te consumeren of industrieel te verwerken. Verder is het ook een aanleiding om meer onderzoek omtrent prei uit te voeren, met de bedoeling de wetenschappelijke kennis rond de groente te vergroten.
12
LITERATUURSTUDIE
Literatuurstudie
13
LITERATUURSTUDIE
HOOFDSTUK 1: Allium porrum L. (Prei) 1 Geschiedenis Prei heeft reeds een lange geschiedenis achter zich. De stengelgroente is vermoedelijk afkomstig van het oostelijke Middellandse Zeegebied (Stouten et al., 2009). In het oude Egypte werd prei al op grote schaal gekweekt. Ook later in de tijd van de Grieken en Romeinen werd prei veelvuldig gegeten (Ingram, 2003), vooral door de Romeinse keizer Nero, die dol was op de groente (Stouten et al., 2009). In de vroege Middeleeuwen was de prei bijzonder populair in Nederland, maar in de late Middeleeuwen dan weer niet. Door het armere volk werd prei echter het hele jaar door gegeten, omdat de groente bijna in elk klimaat groeit en toen niet duur was (Ingram, 2003). De dag van vandaag is prei het nationale symbool van Wales. De legende zegt dat de Welshe soldaten preien op hun helmen droegen, tijdens de veldslag van het jaar 640, om zich te onderscheiden van de vijand, waarbij de laatste Britse koning Cadwallader zo de Saxen overwon (McGee, 2004). Op St. Davidsdag dragen de soldaten in Wales daarom nog altijd een stuk prei op hun helm. Ook eten ze volgens de traditie een stuk prei (Stouten et al., 2009).
2 Taxonomie Prei, Allium ampeloprasum var. porrum, is een éénzaadlobbig gewas dat behoort tot de Alliaceae-familie ofwel de lookfamilie en het Allium-geslacht (Stouten et al., 2009). Verder zijn er binnen deze familie nog zes subgeslachten te onderscheiden, waarvan Allium er één is. In dit subgeslacht is prei ingedeeld samen met kurrat, zilverui en knoflook. Bieslook, sjalot, ui en stengelui behoren tot het subgeslacht Rhizirideum (Rabinowitch & Currah, 2002). Tabel 1 geeft een overzicht van de taxonomische indeling van prei, waarbij er een onderverdeling gemaakt wordt in secties, soorten en variëteiten. Deze groenten worden ook wel ingedeeld in de wortel-, knol- en bolgewassen. Tegenwoordig zijn in West-Europa de bolvormige soorten zoals ui en sjalot meer overheersend dan de niet-bolvormige soorten zoals prei en stengelui. Typisch aan deze groenten zijn hun scherpe smaak en/of sterke geur, te wijten aan de grote hoeveelheden sulfide die aanwezig zijn (Stouten et al., 2009).
14
LITERATUURSTUDIE Tabel 1: Taxonomische indeling van prei (naar Hanelt et al., 1992). Familie
Geslacht Subgeslacht
Sectie
Soort
Variëteit
Bromatorrhiza Rhizirideum
3 secties 15 secties Schoenoprasum Cepa
Allium
5 secties Allium
Melanocrommyum Caloscordum Amerallium
12 secties 1 sectie 11 secties
9 soorten 170 soorten A. schoenoprasum L. (bieslook) A. ascalonicum L. (sjalot) A. cepa L. (ui) A. fistulosum L. (stengelui) 280 soorten var. porrum (prei) A. ampeloprasum var. kurrat (kurrat) var. sectivum (zilverui) A. sativum (knoflook) 110 soorten 2 soorten 130 soorten
Alliaceae Allium
3 Belang van prei in België België is, op Frankrijk na, de tweede grootste producent van prei in Europa, met een aandeel van 5700 hectare (Rabinowitch & Currah, 2002). Prei is een gewas dat goed kan groeien in het West-Europees klimaat en is zo bijna het hele jaar door beschikbaar voor consumptie (Delahaut & Newenhouse, 2003). In België wordt 8% van de oppervlakte aan cultuurgrond gebruikt voor de tuinbouw. Van deze oppervlakte wordt er 56% gebruikt voor de groententeelt, zowel teelt onder glas of in open grond (Bernaerts & Demuynck, 2010) (figuur 2). Prei is, met 84.010 ton, na tomaten en wortelen, de derde grootste hoeveelheid die België exporteert. In 2009 maakte prei 11% deel uit van de totale export (Eurostat, 2009).
Figuur 2: Oppervlakte aan cultuurgrond voor tuinbouw en groententeelt (Bernaerts & Demuynck, 2010).
15
LITERATUURSTUDIE Prei maakt 12% uit van het groentenareaal in openlucht. Dit is de tweede grootste oppervlakte na groene bonen, met 14% van het groentenareaal in openlucht (Bernaerts & Demuynck, 2010) (figuur 3).
Figuur 3: Preiaandeel van het groentenareaal in open grond (Bernaerts & Demuynck, 2010).
Vlaanderen, en vooral West-Vlaanderen, is de grootste producent van openluchtgroenten in België (67%), gevolgd door Wallonië en Brussel (33%) (Bernaerts & Demuynck, 2010) (figuur 4).
Figuur 4: Aandeel van Vlaanderen bij groententeelt in openlucht (Bernaerts & Demuynck, 2010).
16
LITERATUURSTUDIE
4 Types prei Een volgroeide prei is ongeveer 30 cm lang en heeft een doorsnede van 3 cm (Ingram, 2003) (figuur 5). De witte stengelvoet en de lichtgroene bladschede vormen samen de schacht. De bladeren zijn lang, plat en breed. Hun kleur is afhankelijk van ras tot ras en kan variëren van licht grijsgroen tot donkergroen (Stouten et al., 2009). Er zijn heel wat verschillende soorten prei. Ze kunnen geclassificeerd worden volgens hun fysiologische kenmerken of veredeling.
Figuur 5: Prei in lengte en doorsnede.
4.1 Indeling naar fysiologische kenmerken Preicultivars kunnen ingedeeld worden volgens gelijkaardige fysiologische kenmerken zoals kleur en lengte (Rabinowitch & Currah, 2002). Er zijn zo‟n vijf groepen te onderscheiden (Stouten et al., 2009): Bulgaarse Reuzen. Dit is een vroeg ras met een zeer lange groenwitte schacht en lichtgekleurd blad. Zwitserse Reuzen. De schacht is hier korter en witter dan die van de Bulgaarse Reuzen en het blad is licht tot lichtgroen. Herfstreuzen. Zij hebben een vrij korte tot matig lange, dikke schacht. De bladeren zijn breed, redelijk dik en grijsgroen van kleur. Winterreuzen. De Winterreuzen kunnen goed de winter doorstaan. De schacht is redelijk lang en dik en de bladeren zijn breed en grijsgroen van kleur. Blauwgroene Winter. Ook deze groep kan de winter goed aan. De schacht is tamelijk dik en boven de wortels is een knobbel waar te nemen. De bladeren zijn lang, smal en donker grijsgroen van kleur.
4.2 Indeling naar oogsttijdstip De prei kan ook onderverdeeld worden naargelang het oogsttijdstip. Zo is er zomerprei, herfstprei en winterprei. Zomerprei kan geoogst worden in juli tot begin september, herfstprei van september tot december en winterprei van januari tot half mei. Sommige cultivars kunnen al heel vroeg geoogst worden in mei tot juni (Rabinowitch & Currah, 2002).
17
LITERATUURSTUDIE
4.3 Indeling naar veredeling Bij veredelen is het de bedoeling om aan de plant nieuwe kenmerken te geven en zo de kwaliteit van het gewas te verbeteren. De plant kan hierdoor resistenter worden, waardoor het oogstrendement verhoogd wordt. Door veredeling wordt een grote variëteit verkregen aan gewassen. Er zijn verschillende veredelingstechnieken te onderscheiden waarvan hybridisatie en de klassieke veredeling de belangrijkste zijn. Hybridisatie is een populaire techniek onder telers. Hierbij worden twee ouderlijnen met elkaar gekruist. De bekomen F1-hybriden kunnen dan nog verder gebruikt worden om terug te kruisen met één van de twee ouderlijnen. Zaadvaste cultivars zijn het resultaat van de klassieke veredeling waarbij planten gekruist en geselecteerd worden. De eigenschappen van de ouderlijnen blijven hierbij grotendeels behouden. Telerselecties zijn gewassen die worden gegroeid in het veld en dus blootgesteld gesteld worden aan omgevingsfactoren. Hieruit worden de planten geselecteerd met de beste eigenschappen en worden die verder opgekweekt (BSPB, z.j. ; Kempken & Jung, 2010).
5 Nutriëntensamenstelling Het voedingspatroon van de Belgen is te vet, te zout, vezelarm, suikerrijk en met een lage consumptie aan graanproducten, zuivel, fruit en groenten. Groenten maken samen met fruit een groot deel uit van de actieve voedingsdriehoek (Stegeman, 2007). De prei, als groente, kan een belangrijke aanvulling zijn op de dagelijkse behoefte aan voedingsstoffen en kadert binnen een gezonde voeding. De aanbeveling voor groenten bedraagt 300 g per dag (Naessens, 2011). De gemiddelde Belg haalt slechts een inname van 138 g per dag (Dewettinck, 2006). Prei behoort tot de groep van de nutriëntrijke voedingsmiddelen. Dit wil zeggen dat prei weinig energie aanbrengt, maar aan de andere kant wel veel essentiële voedingsstoffen zoals vezels, vocht, vitaminen, mineralen en bioactieve componenten (Naessens, 2011). Deze voedingsstoffen hebben allen gezondheidsbevorderende effecten. Het is zeer waarschijnlijk dat deze effecten niet te wijten zijn aan één enkele voedingscomponent, maar aan een samenwerking tussen verschillende componenten uit meerdere groenten. Afwisseling in keuze van groenten is dus belangrijk. Prei kan op die manier een variatie bieden op andere groenten (Goddyn et al., 2006).
18
LITERATUURSTUDIE De groente bevat weinig calorieën, natrium, vet en geen cholesterol. Prei is wel een goede aanbrenger van de micronutriënten: de vitaminen en mineralen. Kalium en de antioxidatieve componenten: vitamine C, vitamine E en β-caroteen zijn goed vertegenwoordigd. Daarnaast is prei een belangrijke bron van vocht en vezels (NEVO, 2006) (tabel 2). Tabel 2: Nutriëntensamenstelling van prei per 100 gram (naar NEVO, 2006). Nutriënt (eenheid) Rauw Gekookt % ADH ** Energie (kJ/kcal) 113/27 93/22 3,7/0,9 Eiwitten (g) 2 1,9 3 Koolhydraten (g) 2,9 1,8 0,5 Mono -en disachariden 2,2 1,8 Polysachariden 0,3 0 Vetten (g) 0,8 0,8 0,9 Verzadigde vetzuren 0,1 0,1 EOV 0 0 MOV 0,4 0,4 Voedingsvezel (g) 3,1 4 14,5 Water (g) 90 91 4,6 Mineralen Natrium (mg) 5 5 0,3 Kalium (mg) 250 581 25,8 Calcium (mg) 60 97 10,8 Fosfor (mg) 30 40 5 Magnesium (mg) 11 22 5,9 Ijzer (mg) 1 0,6 7 Koper (mg) 0,02 0,06 5,5 Selenium (µg) 1 0 0 Zink (mg) 0,27 0,24 3 Vitaminen A (µg) * 46 39 6,5 ~Bèta-caroteen (µg) 536 469 ~Luteïne (µg) 1261 1168 ~Lycopeen (µg) 68 7 E (mg) 0,9 1 10 B1 (mg) 0,12 0,12 12 B2 (mg) 0,04 0,04 2,8 B6 (mg) 0,25 0,15 10,3 B3 (mg) 0,5 0,5 3,1 C (mg) 20 15 21,4 *Uitgedrukt in retinol-equivalenten = µg retinol + µg β-caroteen/12 + µg α-caroteen/24 + µg β-cryptoxanthine/24. **% van de Aanbevolen Dagelijkse Hoeveelheid berekend voor gekookte prei op een gemiddelde calorie-inname van 2500 kcal/dag (naar de voedingsaanbevelingen voor België (Hoge Gezondheidsraad, 2006)).
19
LITERATUURSTUDIE
6 Groeistadia Prei heeft een breed gamma aan cultivars. Zoals reeds vermeld zijn er zomer- , herfst- en wintertypes, waardoor de groente heel het jaar door beschikbaar is. Prei is een tweejarige plant, maar wordt gekweekt als éénjarige groente (Rabinowitch & Currah, 2002). Meestal wordt de prei vooraf gezaaid in een serre, tot 12 weken en als de weercondities optimaal zijn wordt de jonge prei verplant. De groentesoort groeit het best bij temperaturen van 20 à 25 °C, maar ook koud weer kan hij goed verdragen. Als de schacht een potlooddikte heeft bereikt, wordt die verplant naar rijen in het veld. Elk plantje wordt op 10 à 15 cm van elkaar geplaatst, en op 45 cm van een andere rij. Ze worden geplant in ponsgaten van ongeveer 15 cm diep. Na 16 weken kan de prei geoogst worden voor consumptie. Bij verdere groei kan de prei beginnen bloeien (Delahaut & Newenhouse, 2003). Tijdens de preigroei kan de groente aangetast worden door allerlei ziekten en plagen waarvan preimot, thrips, de papiervlekkenziekte ofwel Phytophthora porri, de purpervlekkenziekte en roest de belangrijkste zijn (Rabinowitch & Currah, 2002).
20
LITERATUURSTUDIE
HOOFDSTUK 2: Bioactieve componenten 1
Definitie
Bioactieve componenten behoren tot de groep van de secundaire plantmetabolieten (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). Het zijn stoffen waaruit blijkt dat deze bij inname een beschermend effect hebben in het voorkomen van allerlei ziekten. Ze komen meestal voor in een breed gamma aan groenten en fruit, maar ook in rode wijn en thee (de Vries & Hollman, 1998). Daarnaast zijn ze ook verantwoordelijk voor de kleurrijke pigmenten van het voedsel (Naessens, 2011). De groep van de bioactieve stoffen omvat de nutritieve componenten zoals vitamines en de niet-nutritieve componenten zoals organische zwavelverbindingen, flavonoïden, … (de Vries & Hollman, 1998).
2
Organische zwavelverbindingen
2.1 Definitie De organische zwavelcomponenten zijn stoffen die een gunstig effect hebben op de gezondheid. Ze spelen een rol in heel wat biologische processen in het lichaam (Amagase et al., 2001) en zorgen ook voor een typische smaak en geur van zwavelhoudende gewassen (Goldberg, 2003). De verbindingen kunnen voorkomen in de plant als vrije componenten of gebonden aan aminozuren (Lundegardh et al., 2008), zoals cysteïne en methionine (Ursell, 2001).
2.2 In Allium-soorten Zwavelcomponenten komen vrijwel in alle Allium-soorten voor (Goldberg, 2003), meestal onder een gebonden vorm aan aminozuren, beter gekend als de groep van de S-alk(en)yl-Lcysteïne zwaveloxiden of ACSO‟s. In de Allium-soorten kunnen er zes verschillende ACSO‟s onderscheiden worden (Lundegardh et al., 2008) (figuur 6): S-methylcysteïne zwaveloxide (methiin) S-propylcysteïne zwaveloxide (propiin) trans-S-(1-propenyl)cysteïne zwaveloxide (isoalliin) S-(2-propenyl)cysteïne zwaveloxide (alliin) S-ethylcysteïne zwaveloxide (ethiin) S-butylcysteïne zwaveloxide (butiin) 21
LITERATUURSTUDIE
Figuur 6: Structuurformule S-alk(en)yl cysteïne zwaveloxiden.
Prei bevat minder sulfiden dan uien, en heeft dus een mildere smaak. In prei is er voor ongeveer 92 – 96% isoalliin terug te vinden, de rest is methiin en kleine hoeveelheden alliin en propiin (Lundegardh et al., 2008). Een andere studie door Yamazaki et al. (2010) vindt dezelfde tendens (tabel 3). Tabel 3: Hoeveelheden S-alkyl cysteïne zwaveloxiden in Allium-soorten (naar Yamazaki et al., 2010).
g/100 g droog gewicht (DG) Prei Ui Knoflook
Isoalliin 3.77 + 0.06 1.11 + 0.04 0.07 + 0.01
Methiin 0.29 + 0.01 0.43 + 0 0.40 + 0.01
Alliin nd nd 2.27 + 0.07
nd = niet detecteerbaar
2.3 Gezondheidsbevorderende aspecten Er zijn heel wat gezondheidsbevorderende aspecten die kunnen toegeschreven worden aan de organische zwavelverbindingen: - Zwavel wordt gebruikt voor de productie van het hormoon insuline (Ursell, 2001). Dit hormoon zorgt voor een verlaging van de bloedsuikerspiegel (Lundegardh et al., 2008). - De zwavelcomponenten zijn betrokken bij de productie van heparine, een stof die de stolling van het bloed tegengaat (Ursell, 2001) en zo de kans op een trombose vermindert (Lundegardh et al., 2008). -
-
Zwavelhoudende bestanddelen verlagen ook de risicofactoren voor cardiovasculaire aandoeningen (Amagase et al., 2001). Ze kunnen de slechte LDL-cholesterol (Low Density Lipoproteïn), de triglyceriden en de bloeddruk verlagen en de goede HDLcholesterol (High Density Lipoproteïn) in het lichaam verhogen (Ursell, 2001). De alliumsulfiden hebben daarnaast ook een anticarcinogeen effect (Lundegardh et al., 2008). Ze reduceren het risico op kanker doordat ze de omzetting van nitraat naar de kankerverwekkende nitrosaminen tegengaan. In de darm worden nitraten omgezet in nitriet door de darmbacteriën, waarna het nitriet kan reageren met aminen tot nitrosaminen. Prei bevat echter weinig nitraat (Costain, 2001). 22
LITERATUURSTUDIE -
-
Ze spelen verder een rol in de detoxificatie van lichaamsvreemde componenten (Amagase et al., 2001) zoals cyanide, tabaksrook, … . De toxische stof bindt zich met de zwavel, waarna ze allebei uitgescheiden worden met de urine (Ursell, 2001). Zwavel maakt deel uit van het GST-detoxificatiesysteem (Glutathion S-Transferase), waarbij het enzym een antioxidatieve reactie zal versnellen (Dixon et al., 1998). De zwavelcomponenten hebben als laatste een antimicrobiële werking (Lundegardh et al., 2008). Ze gaan de groei van bacteriën tegen en inhiberen de werking van zowel virussen als schimmels (Ursell, 2001).
2.4 Biobeschikbaarheid Het gehalte aan zwavelverbindingen in de plant is afhankelijk van genetische- en omgevingsfactoren. Deze omgevingsfactoren zijn bijvoorbeeld het klimaat, de meststof of de bewaaromstandigheden (Lundegardh et al., 2008). De zwaveloxiden bevinden zich in het cytosol van de cel en zijn beter biologisch beschikbaar bij beschadiging van de celwand, waardoor de verbindingen vrijkomen. (Amagase et al., 2001). In het lichaam kunnen metaalionen zich binden aan de zwavelcomponenten en zo de absorptie verminderen (Ursell, 2001).
2.5 Analysemethodes Na een extractie kunnen de zwavelcomponenten met verschillende technieken geanalyseerd worden. Zo kunnen de zwavelverbindingen eerst gescheiden worden via high performance liquid chromatografie (HPLC), gaschromatografie (GC) of high performance anion exchange chromatografie (HPAEC) om daarna aansluitend gedetecteerd te worden met tandem massaspectrometrie (MS/MS) (Engelhardt, 1979). 2.5.1 HPLC-MS/MS 2.5.1.1 High performance liquid chromatografie (HPLC) HPLC is tegenwoordig één van de meest gebruikte scheidingstechnieken, o.a. door zijn breed toepassingsgebied. Vanwege de hoge drukken en het groot aantal schotels, krijgt deze techniek een hoge performantie of prestatie toegekend. De hoge druk en het goede contact met de stationaire fase zorgen voor snelle en goede scheiding van de componenten (Engelhardt, 1979).
23
LITERATUURSTUDIE HPLC kan opgedeeld worden in twee varianten: “normal phase” chromatografie en “reversed phase” chromatografie. “Normal phase chromatography” (NP-HPLC) maakt gebruik van een polaire stationaire fase en een apolaire mobiele fase. De apolaire componenten zullen dus eerst uit de kolom komen. Bij “reversed phase chromatography” (RP-HPLC) wordt er omgekeerd te werk gegaan. Hier is de stationaire fase apolair en de mobiele fase polair zodat nu de polaire componenten het eerst zullen elueren (Meyer, 2010). Afhankelijk van de gewenste component, wordt een geschikte kolom en een geschikte mobiele en stationaire fase gekozen (Engelhardt, 1979). 2.5.1.2 Tandem massa spectrometrie (MS/MS) De componenten die uit de gepakte kolom komen worden gedetecteerd en gekwantificeerd via MS/MS. Via MS/MS is het mogelijk om componenten te identificeren. Het heeft als voordeel dat de methode goed op punt staat en betrouwbaar is. Bij deze techniek zijn er drie quadrupolen na elkaar in serie geplaatst (Barker, 1999). In de eerste quadrupool worden de verschillende ionen van elkaar gescheiden op basis van hun verhouding massa over lading. Daarbij zullen de lichtere ionen het eerst uit de quadrupool komen. De bekomen moederionen worden verder gestuurd naar de tweede quadrupool, die fungeert als collision cel. Het ion wordt nu blootgesteld aan een inert gas zoals waterstof en wordt zo verder gefragmenteerd in zogenaamde dochterionen. In de derde quadrupool worden deze dochterionen terug gescheiden volgens het principe van de eerste quadrupool (Hopfgartner et al., 2004). De bekomen ionen zullen een signaal geven. Een computer registreert het signaal onder de vorm van een piek, waarbij de oppervlakte onder de piek in relatie staat met de concentratie aan fragmenten (Barker, 1999). HPLC-MS/MS heeft hoofdzakelijk toepassingen in de chemische, voedings- en biotechnologische industrie (Hopfgartner et al., 2004). 2.5.2 Gaschromatografie (GC) Bij deze scheidingstechniek bestaat de mobiele fase uit een draaggas waarover de te scheiden componenten worden meegevoerd over de kolom. De componenten en het draaggas worden in dampvorm op de kolom gebracht, door aan het injectiesysteem extra te gaan verwarmen. Het is hierbij van belang dat de te scheiden componenten niet ontleden. De scheiding gebeurt op basis van het verschil in vluchtigheid. Organische zwavelcomponenten zijn al vluchtig op zich vanwege de alkylverbindingen, maar soms kan het nodig zijn om een derivatisering door te voeren. Gaschromatografie is een populaire techniek onder onderzoekers vanwege zijn eenvoud en gebruiksgemak. Echter voor thermolabiele of hoogmoleculaire verbindingen wordt nog altijd de voorkeur gegeven aan HPLC (Nollet, 2006).
24
LITERATUURSTUDIE 2.5.3 High performance anion exchange chromatografie (HPAEC) Ionuitwisselingschromatografie scheidt geladen groepen met behulp van een tegengesteld geladen stationaire fase. Bij “anion exchange” chromatografie vindt er interactie plaats tussen de positieve ladingen van de functionele groepen van de stationaire fase en de negatief geladen zwavelverbindingen in de mobiele fase. De sterkte van de interactie tussen deze twee groepen zal de mate van scheiding bepalen. De pH en de temperatuur worden het best constant gehouden omdat deze een invloed hebben op de evenwichtsinstelling. Een betere scheiding wordt bereikt door gebruik te maken van een “high performance”-kolom (Nollet, 2006).
3
Antioxidanten
Antioxidanten zijn stoffen die vrije radicalen neutraliseren (Costain, 2001). Vrije radicalen zijn instabiele moleculen die één of meer ongepaarde electronen bevatten. Om deze reden zijn de radicalen zeer reactief en zullen zo snel mogelijk proberen om een electron van een andere verbinding te nemen, om een stabiele molecule te vormen. De andere verbinding wordt op zijn beurt een vrij radicaal waarop een kettingreactie in gang wordt gezet (Vansant, 2004). Meestal zijn de vrije radicalen reactieve vormen van zuurstof zoals het hydroxylradicaal, het superoxideradicaal of het stikstofoxideradicaal (Bast, Rice-Evans & De Backer, 1999). Radicalen kunnen gevormd worden ten gevolge van ademhalingsprocessen, UV-straling, roken of luchtvervuiling (Ursell, 2001). Ze kunnen schade aanrichten aan cellen en weefsel ter hoogte van het DNA, eiwitten of lipiden, wat verschillende gevolgen heeft voor de gezondheid (Coene, 2004). Antioxidanten zullen helpen deze reacties te voorkomen. De groep kan ingedeeld worden in enzymatische, wateroplosbare en vetoplosbare antioxidanten (Vansant, 2004). Meestal is het gezondheidsbevorderende effect niet te wijten aan één enkele antioxidant, maar aan een samenwerking tussen meerdere stoffen (Pincemail & Defraigne, 2005).
25
LITERATUURSTUDIE
3.1 Soorten 3.1.1
Polyfenolen
3.1.4.1 Definitie De polyfenolen behoren tot de secundaire plantmetabolieten samen met de alkaloïden en de terpenen. Deze kunnen verder nog ingedeeld worden in vier groepen (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006), waarvan de flavonoïden de grootste groep vormen. Er zijn meer dan 6000 verschillende flavonoïden bekend (Stegeman, 2007) en ze komen meestal in plantaardige voedingsmiddelen voor (Costain, 2001) (tabel 4). De flavonoïden zijn verantwoordelijk voor de kleuren in vele voedingsmiddelen, die kunnen gaan van geel tot rood en donkerpaars/donkerblauw. De subgroepen bij de flavonoïden verschillen van elkaar door variaties in hun heterocyclische ring (de Vries & Hollman, 1998) (figuur 7).
Groep Fenolische zurena
Fenylpropanoïden Tanninen Lignanen Flavonoïden
Tabel 4: Indeling polyfenolen (naar Pietta, 2000). Subgroep Soorten verbindingen Hydroxybenzoëzurena Galluszuura, protocatechuiczuura, p-hydroxibenzoëzuura Hydroxykaneelzurena Cafeïnezuura, coumarinezuura, ferulinezuura Stilbenoïden Resveratrol Coumarine
Flavonen
Luteoline, apigenine, chrysine
Flavan-3-olen
Isoflavonen
Catehine, epicatehine, epigallocatehine Hesperetine, naringenine Quercitine, kaempferol, galangine, fisetine, myricetine Genisteïne, genistine, daïdzeïne
Anthocyanidines
Cyanidine, cyanine, pelargonidine
Flavanonen Flavonolen
a
Voorkomen Frambozena, aardbeiena, zwarte bessena Kiwia, kersena, auberginea Blauwe druiven Thee, wijn Lijnzaada, granena, fruita Ontbijtgranen en aromatische kruiden Thee, chocoladea, rode wijna, abrikozena Citrusvruchten Groenten en fruit, rode wijn Groenten, soja, boontjes, erwten, zonnebloempitten, spruiten Appel, peer, bessen, blauwe druiven
Manach et al., 2004
26
LITERATUURSTUDIE
Figuur 7: Structuursformules van de subgroepen van de flavonoïden (naar Manach et al., 2004).
3.1.4.2 In Allium-soorten De Allium-soorten bevatten vooral flavonoïden zoals quercitine, kaempferol, myricetine. Uien hebben zo „n 35 – 120 mg flavonoïden per 100 g vers materiaal, voor prei is dit 3 – 23 mg/100 g vers materiaal. Met die hoeveelheden staan ze bovenaan in de groep voedingsmiddelen die flavonolen bevatten (Manach et al., 2004). Knoflook bevat het meeste polyfenolen gevolgd door prei en als laatste uien. Knoflook en prei hebben allebei een gehalte van ongeveer 1,5 mg myricetine per 100 g vers materiaal. In uien is vooral quercitine vertegenwoordigd. In prei is er vooral kaempferol aanwezig en minder quercitine. Knoflook bevat naast myricetine ook redelijke hoeveelheden kaempferol en quercitine (Kevers et al., 2007).
27
LITERATUURSTUDIE 3.1.4.3 Gezondheidbevorderende aspecten De polyfenolen winnen altijd maar meer aan belangstelling, mede vanwege hun gezondheidsbevorderende aspecten, waarvan de belangrijkste zijn: Ze hebben een sterke antioxidatieve werking waardoor ze verouderingsverschijnselen, infecties en ontstekingen kunnen afremmen en de kans op aandoeningen zoals hart- en vaatziekten en cataract doen verminderen (Pietta, 2000; Ursell, 2001). De polyfenolen zijn betrokken in tal van enzymreacties. Zo remmen ze de werking van de enzymen xanthineoxidase en proteïnekinase C, die superoxide-anionen kunnen produceren. Door de remming van deze enzymen, daalt de productie van superoxideanion radicalen, waardoor deze radicalen minder schade kunnen aanrichten in het lichaam (Pietta, 2000). De groep van de polyfenolen speelt ook in op het enzym cytochroom P450, die verantwoordelijk is voor de activatie van potentiële carcinogenen (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). Op die manier kunnen de polyfenolen de kans op kanker doen afnemen. 3.1.4.4 Biobeschikbaarheid Om beter beschikbaar te zijn voor absorptie moeten de polyfenolen eerst nog in de darm verder gemetaboliseerd worden door middel van glucuronatie, sulfatatie of methylatie (Pietta, 2000; Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). De absorptie hangt af van het type polyfenol, de chemische structuur, de aanwezige enzymen en gaat hoofdzakelijk via passieve diffusie. Het principe van passieve diffusie berust op een concentratieverschil over het membraan van het darmkanaal, waarbij geen energie vereist is. De flavonoïden zijn meestal gebonden aan een suiker. Deze binding aan het suiker kan gekatalyseerd worden door enzymen. De opname wordt ook verhoogd door de intestinale microflora die de polyfenolen eerst zullen degraderen om ze beter opneembaar te maken voor het lichaam. De hoeveelheid polyfenolen in voedingsmiddelen hangt ook af van omgevingsfactoren zoals het klimaat en bodemcondities (Manach et al., 2004). De meeste polyfenolen zijn niet stabiel bij bewerking. Ze gaan verloren tijdens de bewerkingsprocessen en zijn onderhevig aan enzymatische oxidatie (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006).
28
LITERATUURSTUDIE 3.1.2
Vitamine C
3.1.2.1 Definitie Vitamine C heeft twee groepen namelijk L-ascorbinezuur en L-dehydroascorbinezuur (figuur 8) en is een wateroplosbaar vitamine die vooral voorkomt in groenten en fruit. Het is een instabiele molecule die gevoelig is aan oxidatieve afbraak onder invloed van zuurstof, UV-licht, metaalionen en warmte (Coene, 2004). In producten met een lage pH blijft vitamine C goed behouden (Stegeman, 2007). Planten en de meeste dieren kunnen zelf vitamine C synthetiseren. De mens kan dit niet en daarom is een dagelijkse inname van 70 mg aanbevolen (Lundegardh et al., 2008). Meestal is de vitamine C-voorraad in het lichaam beperkt tot één à twee maanden (Stegeman, 2007).
Figuur 8: Structuurformule van L-ascorbinezuur
3.1.4.2 In Allium-soorten Rauwe prei heeft een gehalte aan ascorbinezuur van ongeveer 20 mg/100 g (Kevers et al., 2007). In 100 g gekookte prei is ongeveer 15 mg vitamine C aanwezig (NEVO, 2006) ofwel 21% van de dagelijkse aanbevolen hoeveelheid (Hoge Gezondheidsraad, 2006). Het verlies is te wijten aan verwerkingsprocessen. Ten opzichte van rauwe uien en knoflook, respectievelijk 7 en 5 mg/100 g, heeft prei een hoger gehalte aan ascorbinezuur (Kevers et al., 2007). 3.1.4.3 Gezondheidsbevorderende aspecten Vitamine C is essentieel voor een goede gezondheid. Enkele aspecten die aan vitamine C toegeschreven worden zijn: productie van collageen, een stof die onderdeel is van het bindweefsel voor de huid, pezen, tandvlees en kraakbeen (Ursell, 2001). Een chronisch vitamine C-tekort kan een ophoping van procollageen veroorzaken, wat leidt tot de ziekte scheurbuik (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). stimulering van de leukocyten, waardoor de vitamine een rol speelt in het bestrijden van infecties en meehelpt voor een snelle wondgenezing (Stegeman, 2007).
29
LITERATUURSTUDIE tegengaan van de potentiële schade die vrije radicalen kunnen aanrichten, met veroudering, kanker en mogelijk andere aandoeningen tot gevolg. Vitamine C heeft een sterke antioxidatieve werking. Tijdens de neutralisatie van de radicalen wordt ascorbinezuur omgezet in het reversibele dehydroascorbinezuur (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). regenereren van de vitamine E-activiteit door tocoferoxylradicalen terug om te zetten in actieve tocoferolen (Coene, 2004). helpen om de thiamine-afbraak (vitamine B1) te voorkomen (Ursell, 2001). zorgt voor een betere opname van ijzer, cobalamine (vitamine B12), magnesium en mangaan in het lichaam. Dit gaat het best in combinatie met andere vitaminen en spoorelementen (Ursell, 2001). 3.1.4.4 Biobeschikbaarheid Veel van het vitamine C in de voeding gaat reeds verloren door de invloed van licht, warmte, oxidatie en verwerkingsprocessen (Coene, 2004). Van de hoeveelheden die nog overblijven, wordt er ongeveer 80 – 95% opgenomen door het lichaam. Ascorbinezuur wordt door de dunne darm in het lichaam opgenomen door actief transport (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). Het innemen van hogere dosissen is niet nuttig, aangezien dit de absorptie kan afremmen en de kans op nierstenen kan verhogen. Het teveel aan vitamine C in het lichaam wordt namelijk uitgescheiden via de urine (Hoge Gezondheidsraad, 2006). De absorptie van de vitamine wordt verbeterd samen met de inname van flavonoïden (Ursell, 2001). 3.1.3
Vitamine E
3.1.3.1 Definitie Vitamine E is een vetoplosbaar vitamine die bestaat uit acht verschillende, chemische vormen. Ze worden onderverdeeld in twee groepen: de tocoferolen (α-, β-, γ-, δ) en de tocotriënolen (α-, β-, γ-, δ) (figuur 9) (Brigelius-Flohé & Traber, 1999). De aanbevolen dagelijkse hoeveelheid bedraagt 10 mg per dag. Het meest biologisch actieve isomeer is α-tocoferol (Hoge Gezondheidsraad, 2006). Vitamine E komt vooral voor in plantaardige oliesoorten, noten en kiemen van zaden (Coene, 2004). Deze molecule is vrij stabiel en gaat weinig verloren tijdens bewerkingsprocessen. Een teveel aan vitamine E wordt opgeslagen in voornamelijk het vetweefsel en de lever. De voorraad aan vitamine E in het lichaam is in tegenstelling tot vitamine C heel wat langer, één à twee jaar (Stegeman, 2007).
30
LITERATUURSTUDIE
Figuur 9: Structuurformule van tocoferol en tocotriënol
3.1.3.2 In Allium-soorten Prei en andere Allium-soorten bevatten een kleine hoeveelheid aan vitamine E, aangezien het vetarme groenten zijn (Coene, 2004). De aanbreng van vitamine E in prei is slechts 10% van de dagelijkse aanbevolen hoeveelheid (Hoge Gezondheidsraad, 2006). Prei bevat meer α-tocoferol dan uien. De hoogste concentratie aan de vitamine is terug te vinden in de donkergroene bladeren (Booth & Bradford, 1963). Het komt vooral voor in het celmembraan (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). 3.1.3.3 Gezondheidsbevorderende aspecten Ook deze vitamine is niet weg te denken uit een gezonde voeding. Enkele functies die vitamine E heeft inzake gezondheid zijn: Als eerste fungeert het vitamine als een antioxidans en zal zo de celmembranen beschermen. Tocoferol wordt hierbij zelf omgezet tot het radicaal tocoferoxyl dat relatief stabiel en niet-reactief is (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). Op die manier vermindert vitamine E de kans op het voorkomen van bepaalde kankers zoals long- en baarmoederhalskanker (Ursell, 2001). Vitamine E biedt bescherming tegen schade aan cellen en dus ook tegen schade aan de vaatwanden, waardoor de vorming van trombocytaire plaques wordt voorkomen (Hoge Gezondheidsraad, 2006). Daardoor is er minder kans op cardiovasculaire aandoeningen, beroerte en angina pectoris (Ursell, 2001). Tocoferol zou een rol spelen in de signaaloverdracht in de cel via het enzym proteïnekinase C (Brigelius-Flohé & Traber, 1999). Het antioxidans helpt mee om infecties te bestrijden en zou ook ontstekingsremmend werken. Vitamine E verhoogt de opname van mangaan, cobalamine en de werking van vitamine A in het lichaam, meestal samen met andere micronutriënten (Ursell, 2001).
31
LITERATUURSTUDIE 3.1.3.4 Biobeschikbaarheid Vitamine E wordt via passieve diffusie in het lichaam opgenomen onder de vorm van micellen, omdat het vitamine vetoplosbaar is. De opname is afhankelijk van de hoeveelheid vet opgenomen in de voeding (Jeanes et al., 2004). Bij lage concentraties in het darmkanaal is vitamine E beter beschikbaar (Brigelius-Flohé & Traber, 1999). Componenten zoals vitamine C en selenium zullen de werking van het vitamine bevorderen, anderzijds zullen de aanwezigheid van ijzer, koper en mangaan de hoeveelheid vitamine E in het lichaam verminderen (Ursell, 2001). 3.1.4
Carotenoïden en vitamine A
3.1.4.1 Definitie De carotenoïden zijn een groep van vetoplosbare verbindingen (McGee, 2004). Er zijn zo „n 600 verschillende carotenoïden terug te vinden in planten, maar slechts 50 daarvan komen terug in de voeding. Van die 50 zijn er maar 20 te vinden in het lichaam (Costain, 2001). De belangrijkste carotenoïden zijn α-caroteen, β-caroteen, β-cryptoxanthine, lycopeen, astaxanthine, luteïne en zeaxanthine (tabel 5). De eerste drie hebben provitamine-A activiteit, wat wil zeggen dat ze in het lichaam kunnen omgezet worden naar retinol. De laatste vier vertonen geen provitamine-A activiteit (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). Voor de aanmaak van 1 µg retinol is er 6 µg β-caroteen nodig of 12 µg andere carotenoïden met provitamine-A activiteit. De aanbeveling voor retinol is 700 µg voor mannen en 600 µg voor vrouwen (Hoge Gezondheidsraad, 2006). De carotenoïden zijn verantwoordelijk voor de kleur van voedingsmiddelen (McGee, 2004). Tabel 5: De belangrijkste carotenoïden en hun voorkomen in de voeding (naar Goldberg, 2003). Carotenoïde Voorkomen in de voeding α-caroteen
Wortel, sinaasappel, mandarijn
β-caroteen
Wortel, spinazie, tomaat
β-cryptoxanthine
Sinaasappel, sinaasappelsap, mandarijn
Lycopeen
Tomaten, watermeloena, roze pompelmoesb, rode paprikab
Astaxanthine
Zeevruchtenc
Luteïne
Spinazie, sla, broccoli, princessenboontjes, bladgroenten
Zeaxanthine
Perzikc, appelc, maïsd, eierdooierd
a
(Tlili et al., 2011), b (McGee, 2004),
c
(Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006),
d
(Ursell,
2001).
32
LITERATUURSTUDIE 3.1.4.2 In Allium-soorten Prei bevat vooral luteïne, β-caroteen, lycopeen en een kleine hoeveelheid α-caroteen (figuur 10) (NEVO, 2006). β-caroteen komt voor als oranje-geel pigment, maar deze kleur wordt overheerst door de groene kleur van de chloroplasten (Ursell, 2001). De kleurintensiteit van de preibladeren wordt bepaald door de aanwezigheid van de bladgroenkorrels in meer of mindere mate. De carotenoïden bevinden zich in de chloroplast in een verhouding van één op drie of vier chlorofylmoleculen. Hoe donkerder het blad, hoe meer carotenoïden de groente waarschijnlijk zal bevatten. De carotenoïden zullen de chloroplasten helpen bij de fotosynthese door licht van bepaalde golflengten op te vangen en ze naar de chloroplast te sturen (McGee, 2004). Chlorofyl Er bestaan twee vormen van het chlorofylmolecule. Chlorofyl-a is helder blauwgroen, chlorofyl-b is lichtgroen en komt twee keer zoveel voor als chlorofyl-a. Het molecule heeft een ringstructuur met een magnesiumatoom in het centrum en een lange koolwaterstofketen, de fytielgroep. Deze fytielgroep maakt dat het molecule oplosbaar is in vet (McGee, 2004).
Figuur 10: Structuurformule van carotenoïden (naar Goldberg, 2003).
33
LITERATUURSTUDIE 3.1.4.3 Gezondheidsbevorderende aspecten De gezondheidsbevorderende aspecten zijn meestal te wijten aan de samenwerking tussen meerdere carotenoïden of juist aan één carotenoïde. De belangrijkste functies zijn: De carotenoïden hebben in de eerste plaats antioxidatieve eigenschappen, door hun groot aantal aan dubbele bindingen, waardoor aandoeningen zoals hart- en vaatziekten en kanker teruggedrongen worden (Burton & Ingold, 1984). Luteïne kan de kans op maculadegeneratie verminderen (Ursell, 2001). β-caroteen wordt gedeeltelijk omgezet in vitamine A, die betrokken is bij de synthese van rhodopsine. Rhodopsine is een lichtgevoelig pigment (Engbersen & de Groot, 2005) en zorgt ervoor dat men kan zien in het schemerdonker (Stegeman, 2007). Vitamine A helpt bij de vorming van epitheelweefsel zoals huid en slijmvlies. Het vitamine is ook belangrijk voor de aanmaak van steroïdhormonen en hierbij gepaard gaande het goed functioneren van de schildklier (Stegeman, 2007). Retinol speelt verder een rol in de regulatie van de genexpressie (Ross, 1993). 3.1.4.4 Biobeschikbaarheid De absorptie van carotenoïden, via diffusie, gaat het best in combinatie met lipiden, proteïnen en vitamine E. Een gebrek aan ijzer, zink, vetten en eiwitten kan de beschikbaarheid van vitamine E verminderen (Hoge Gezondheidsraad, 2006). Een hoeveelheid van 5 – 60% van de carotenoïden in de voeding wordt opgenomen in het lichaam (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). Een opname van teveel carotenoïden is niet schadelijk omdat het lichaam enkel de benodigde hoeveelheid omzet naar vitamine A. Een overdosis aan vitamine A in de voeding kan wel toxisch zijn (Costain, 2001). Zuurstof, licht, metalen en hitte kunnen carotenoïden degraderen (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). 3.1.5
Andere
Prei brengt, naast voorgaande antioxidanten, heel wat mineralen en spoorelementen waarvan sommige ook kunnen bijdragen aan de antioxidatieve werking. Selenium is een spoorelement die meestal voorkomt gebonden aan eiwitten zoals cysteïne en methionine. Het is een onmisbare cofactor van het enzym glutathionperoxidase, die de reductie van peroxiden en vrije radicalen katalyseert (Roturck et al., 1973). Magnesium wordt vooral aangebracht door het chlorofyl (Ursell, 2001) . Het is ook betrokken bij heel wat enzymatische reacties, in combinatie met ATP (Hoge Gezondheidsraad, 2006).
34
LITERATUURSTUDIE Ijzer komt voor als niet-haemijzer of als haemijzer, gebonden aan hemoglobine die zorgt voor het zuurstoftransport naar de cellen in het lichaam en die verantwoordelijk is voor de rode kleur van het bloed (Stegeman, 2007). In aanwezigheid van vitamine C wordt het molecule beter geabsorbeerd in het lichaam (Stegeman, 2007). Ijzer is ook betrokken bij de vorming van het enzym katalase (Pietta, 2000). Koper maakt deel uit van het superoxide dismutase, een enzym die radicalen neutraliseert en omzet naar waterstofperoxide (Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). Ook zink en mangaan kunnen een element zijn van het superoxide dismutase (Coene, 2004). Kalium zorgt ervoor dat de vochtbalans, en het zuur-base evenwicht in het lichaam goed geregeld is (Ursell, 2001). Het mineraal regelt een goede signaaloverdracht van zenuwprikkels en contractie van de spieren (Stegeman, 2007). Calcium is nodig voor de vorming van het skelet en de tanden. Verder is calcium ook nodig voor de bloedstolling en de spiercontractie (Stegeman, 2007). De aanwezigheid van fosfor in het lichaam is belangrijk om een goede Ca/P-verhouding te behouden. Het is mede met calcium van belang voor een goede botontwikkeling (Hoge Gezondheidsraad, 2006). Silicium, die vooral voorkomt in witte en rode ui, is verantwoordelijk voor de stevigheid en kracht van de slagaders, haren, nagels, botten, pezen. Het speelt dus een rol in het verminderen van de kans op hart- en vaatziekten, osteoporose en weefselschade (Ursell, 2001).
3.2
Analysemethoden
3.2.1 Antioxidantcapaciteit 3.2.1.1 Oxygen Radical Absorbance Capacity (ORAC) De ORAC-test meet de antioxidantcapaciteit van de wateroplosbare antioxidanten. Het is een kwantitatieve methode. De test meet het gehalte aan antioxidanten en de sterkte daarvan. Peroxideradicalen worden gegenereerd bij 37 °C door het toevoegen van 2,2‟-Azobis [2methylpropionamidine] dihydrochloride (AAPH). Fluoresceïne wordt toegevoegd als probe en geeft een fluorescentiesignaal welke spectrofotometrisch wordt gemeten. De radicalen, die gegenereerd werden door AAPH, reageren echter met de fluoresceïne waardoor het fluorescentiesignaal zal dalen. Wanneer antioxidanten in het staal aanwezig zijn, zullen ze ook reageren met de radicalen waardoor het fluorescentiesignaal minder snel zal dalen. Het signaal wordt weergegeven onder de vorm van een curve. De oppervlakte onder de curve ofwel “area under curve” (AUC) is een maat voor de antioxidantcapaciteit. 35
LITERATUURSTUDIE De resultaten worden vergeleken met verschillende concentraties van een Troloxstandaardoplossing. Het resultaat wordt uitgedrukt in µmol Trolox-equivalenten (TE) per g drooggewicht (Wu et al., 2004; Ou, Hampsch-Woodill & Prior, 2001) 3.2.1.2 2,2-Diphenyl-1-pikryl-hydrazyl (DPPH) De DPPH-test is een analyse voor het meten van de antioxidantcapaciteit. Net zoals de ORAC-test is het een kwantitatieve bepaling. Het principe is gebaseerd op de reductie van het paarse, stabiele DPPH-radicaal naar een kleurloze, DPPH-H (figuur 11). Deze reductie vindt plaats in een alcoholisch milieu door de antioxidanten in het staal. De kleurverandering wordt spectrofotometrisch bepaald, tegen een blanco, waarbij de absorbantie gemeten wordt bij een golflengte van 520 nm. De reductie resulteert in een verminderde absorbantie. Dus hoe meer antioxidanten aanwezig, hoe minder de kleurintensiteit en hoe lager de gemeten absorbantie. De resultaten worden vergeleken met verschillende concentraties van een Troloxstandaardoplossing in ethanol. De resultaten worden eerst omgerekend naar % inhibitie en uiteindelijk uitgedrukt in µmol Trolox-equivalenten (TE) per g drooggewicht (Blois, 1958; Gülçin, 2011).
Figuur 11: Reductiereactie van DPPH (naar Gülçin, 2011).
3.2.1.3 Ferric reducing antioxidant potential (FRAP) De FRAP-test meet de reductie van 2,4,6-tripyridyl-s-triazine complex [Fe3+-(TPTZ)2]3+ naar [Fe2+-(TPTZ)2]2+ in zuur milieu. Deze omzetting vindt plaats door antioxidanten. Het [Fe2+(TPTZ)2]2+ complex is blauwgekleurd en de kleurintensiteit kan spectrofotometrisch bepaald worden door de absorbantie te meten bij 593 nm. Hoe blauwer de oplossing, hoe meer antioxidanten het staal zal bevatten (Gülçin, 2011).
36
LITERATUURSTUDIE 3.2.1.4 Trolox-equivalent antioxidant capacity (TEAC) Bij deze methode worden er 2,2‟-azinobis(3-ethylbenzothiazoline 6-sulfonaat)-radicalen (ABTS) gegenereerd door incubatie met een peroxidase en H2O2. De absorbantie wordt gemeten bij 600 nm. Door de aanwezigheid van antioxidanten zal de absorbantie dalen (Wang et al., 2004). 3.2.1.5 Cupric ion reducing antioxidant capacity (CUPRAC) De CUPRAC-methode meet de absorbantie van het bis(neocuproine)koper(I) chelaat bij 450 nm. Deze molecule wordt gevormd door reductie van Cu-(II)-neocuproine via antioxidanten. Het bis(neocuproine)koper(I) chelaat is geschikt voor het meten van zowel hydrofiele als hydrofobe antioxidanten (Apak et al., 2007). 3.2.2 Polyfenolen Polyfenolen kunnen bepaald worden aan de hand van de Folin-Ciocalteu methode. Het FolinCiocalteu-reagens zal de polyfenolen oxideren, onder alkalische omstandigheden tot de vorming van blauwe complexen. Hiervan wordt de absorbantie spectrofotometrisch bepaald bij een golflengte van 760 nm. De resultaten worden vergeleken met de absorbanties van verschillende concentraties van een galluszuuroplossing. De resultaten worden uitgedrukt in mg galluszuur-equivalenten (GAE) per g droog gewicht (Dai & Mumper, 2010; Gülçin, 2011). De Folin-Denis methode en colorimetrie zijn twee andere technieken waarmee polyfenolen kunnen bepaald worden. 3.2.3 Vitamine C 3.2.3.1 Tris-(2-carboxyethyl) phosphine (TCEP) Ascorbinezuur en dehydroascorbinezuur zijn instabiele componenten die voorkomen in voedingsmiddelen. Voor de bepaling worden die componenten eerst gestabiliseerd door een metafosforzuur-oplossing, die de pH zal verlagen tot 2. Dehydroascorbinezuur zal gereduceerd worden tot ascorbinezuur met TCEP. Daarna kunnen die chromatografisch bepaald worden. De componenten worden meegevoerd met H2SO4 (8 mM) als mobiele fase (Wechtersbach & Cigic, 2007).
37
LITERATUURSTUDIE 3.2.3.2 2,6-dichloroindophenol (DCIP) Deze methode wordt gebruikt om enkel gereduceerd ascorbinezuur te meten. Ascorbinezuur zet het DCIP-molecule om naar DCIPH2, waarbij ze zelf geoxideerd wordt tot dehydroascorbinezuur. De mate van deze omzetting wordt gemeten aan de hand van een daling in absorbantie bij 520 nm (Kevers et al., 2007).
4
Biobeschikbaarheid
De biologische beschikbaarheid van componenten is de hoeveelheid aanwezig in voedingsmiddelen, de mate waarin zij opgenomen worden in het lichaam onder actieve, werkzame vorm en de mate waarin zij opgeslagen kunnen worden in het lichaam tot gebruik (Stegeman, 2007; Van Camp, De Henauw & De Meulenaer, 2006). Een eerste punt die de biobeschikbaarheid zal beïnvloeden begint reeds op het veld. De concentratie aan stoffen zal afhangen van enkele factoren zoals soort en variëteit van de groente, aantal uren zonlicht, bodemcondities, waterkwaliteit- en hoeveelheid, … . Direct na de oogst treedt er een verlies op aan bioactieve componenten door oxidatie. Ook worden bepaalde plantendelen als afval beschouwd en gaan dus niet naar de consument. Verdere opslag-, verwerkings- en bereidingstechnieken zullen van invloed zijn op de biologische beschikbaarheid. Zo zal de biobeschikbaarheid meestal verminderen, maar in sommige gevallen verhogen. Dit hangt af van het soort component en zijn fysische eigenschappen (Goddyn et al., 2006). Eens het voedingsmiddel klaar is om te verbruiken, zijn er nog een aantal factoren die een invloed zullen hebben op de biobeschikbaarheid. De mate waarin de componenten opgenomen worden in het maag-darmkanaal hangt af van de vorm waarin ze voorkomen, de inwerking van enzymen en de aanwezigheid van andere voedingsstoffen. Deze andere voedingsstoffen kunnen de absorptie namelijk verhogen ofwel juist verlagen, door zich aan de componenten te binden. De hoeveelheid die niet opgenomen wordt in het lichaam wordt verwijderd via urine, feaces, zweet, … (Manach et al., 2004).
38
LITERATUURSTUDIE
HOOFDSTUK 3: Verwerkingsprocessen 1 Definitie Bij het verwerken van voeding ondergaat het product een hele reeks van processen die een verandering teweeg brengen naar fysiologie, voedingswaarde of houdbaarheid van het voedingsmiddel. Een gewas die van het veld komt, kan heel wat processen ondergaan vooraleer het op het bord komt bij de consument. Dit kunnen huishoudelijke processen of industriële processen zijn (Goddyn et al., 2006). Enkele voorbeelden zijn wassen, pellen, ontpitten, versnijden, koelen, invriezen, drogen en diverse bereidingstechnieken zoals koken, stomen, blancheren, fermenteren, grillen, bakken, frituren en nog zoveel meer (McGee, 2004). Verwerkingsprocessen kunnen ook inhouden dat het voedingsmiddel bereid wordt samen met andere ingrediënten tot vorming van een nieuw product.
2 Wassen en versnijden Een eerste verwerkingsstap na de oogst is meestal het wassen. Wassen van de groente dient hoofdzakelijk om vreemde of niet-gewenste deeltjes te verwijderen zoals blaadjes, steentjes, stof en aarde (Goddyn et al., 2006). De aarde is een bron van micro-organismen die door het wegwassen minder kans hebben om zich te ontwikkelen en bederf te veroorzaken (McGee, 2004). Na het wassen wordt de groente versneden om die beter verwerkbaar te maken voor de volgende stappen in het productieproces. Bij het versnijden van Allium-soorten komt er een typische geur vrij en treedt er traanvorming op bij de mens. Deze fenomenen kunnen als volgt verklaard worden. Voor het versnijden bevinden de cysteïne zwaveloxiden zich in het cytosol en een enzyme alliinase genaamd in de vacuole van de cel. Het versnijden zorgt voor schade aan het celmembraan en maakt dat het enzyme in contact kan komen met de cysteïne zwaveloxiden. Dit resulteert in de vorming van ammoniak, pyrodruivenzuur en diallyl thiosulfinaat ofwel allicine. Allicine is een instabiele component met een sterke geur en gaat snel over in andere verbindingen (Amagase et al., 2001; Costain, 2001; McGee, 2004). De traanvorming wordt veroozaakt door de lachrymatory-factor. Bij het versnijden wordt Spropenylcysteïne sulfoxide omgezet naar Z-propanethial sulfoxide. Verdere hydrolyse van deze component zorgt voor de vorming van propionaldehyde, zwavelzuur en diwaterstofsulfide (Goldberg, 2003). Deze stoffen zullen de ogen irriteren wat resulteert in traanvorming.
39
LITERATUURSTUDIE Bruinkleuring is een ander gevolg van versnijden. Daarbij zal het enzym polyfenoloxidase de fenolische componenten in het weefsel aanzetten tot het afstoten van bruine of grijze polymeren. De bruinkleuring kan ook veroorzaakt worden door oxidatie onder invloed van zuurstof (McGee, 2004).
3 Invriezen 3.1 Conventioneel invriezen Invriezen is een proces dat plaatsvindt bij temperaturen onder 0 °C, meestal bij -20 °C. Bij invriezen worden het ademhalingsproces, microbiële groei en enzymatische processen geremd. Zo wordt er een stabiel, langer houdbaar product verkregen, mede omdat het bevroren water niet beschikbaar is voor micro-organismen. Bij de lage temperatuur kristalliseert het meeste water in het levensmiddel, zowel in als buiten de cel (McGee, 2004). De snelheid van invriezen heeft een belangrijke invloed op de kwaliteit van voeding. Bij snel invriezen op een zo laag mogelijke temperatuur worden er veel, kleine ijskristallen gevormd. Bij trager invriezen worden er grotere ijskristallen gevormd die schade kunnen toebrengen aan het celweefsel, met als gevolg dat het product bij ontdooien veel meer vocht en voedingsstoffen verliest en slapper is. Een ander gevolg van invriezen is dat de concentratie aan opgeloste stoffen en enzymen toeneemt (Goddyn et al., 2006).
3.2 Invriezen met vloeibaar stikstof Stikstof is vloeibaar tussen -210 en -196 °C. Vanaf de temperatuur van -196 °C begint de vloeistof te koken en verdampt geleidelijk (Verkerk et al., 2004). In de voedingsindustrie wordt vloeibaar stikstof vaak gebruikt om voedingsmiddelen snel op lage temperatuur te brengen. Indien een voedingsmiddel met een temperatuur van bijvoorbeeld 20 °C in contact gebracht wordt met het vloeibaar stikstof, vindt er een warmte-uitwisseling plaats. Zo kan het product snel ingevroren worden tot temperaturen van wel -80 °C (Kostionk, 2003; Sebranek et al., 1979). Zoals vermeld in Literatuurstudie Hoofdstuk 3: 3.1 is het snel invriezen belangrijk om zoveel mogelijk schade aan het weefsel te voorkomen. Direct contact van vloeibaar stikstof met het voedingsmiddel leiden tot vriesbrand. Daarbij wordt er schade veroorzaakt aan het product door sublimatie van ijskristallen. Het is daarom beter om indirect in te vriezen (Kostionk, 2003).
40
LITERATUURSTUDIE
4 Droogtechnieken Het drogen van voedingsmiddelen is het onttrekken van water om zo een microbiologisch stabiel product te verkrijgen. Het heeft ook als voordeel dat het zo langer houdbaar is en dat het product minder plaats inneemt, wat belangrijk is bij het transportkosten en opslag. De keuze van droogtechniek hangt af van het type voedingsmiddel en de gewenste eigenschappen (Ozgur et al., 2011).
4.1 Luchtdrogen 4.1.1 Definitie Luchtdrogen is drogen door middel van warme lucht bij temperaturen van meestal 70 °C bij een luchtstroom van ongeveer 2 m/s, gedurende enkele uren (Ozgur et al., 2011). Het voedingsmiddel wordt versneden en op een al dan niet geperforeerde plaat gelegd (Nindo et al., 2003; Abonyi, Tang & Edwards, 1999). De luchtstroom wordt horizontaal of verticaal doorheen het product gestuurd, waardoor het vocht verdampt en het product gedroogd wordt. (Asami et al., 2003). Luchtdrogen is een eenvoudige techniek met een lage kost. Meestal is het percentage vocht die verwijderd wordt lager dan bij andere droogmethodes (Nindo et al., 2003). De energie-efficiëntie is slechts 30 – 40% (Abonyi, Tang & Edwards, 1999). 4.1.2 Effect op bioactieve componenten Bij deze techniek treedt weinig celschade op, maar is het voedingsmiddel wel onderhevig aan luchtoxidatie. Thermolabiele componenten zoals vitamine C zullen sneller afbreken en zo de voedingswaarde van het product verlagen (Asami et al., 2003). Algemeen geldt dat hoe langer het droogproces duurt en hoe hoger de temperatuur, hoe meer verliezen er zullen optreden (Ozgur et al., 2011). De laagste hoeveelheden aan vitamine C, totale fenolen en carotenoïden werden gevonden bij het luchtdrogen in vergelijking met vriesdrogen en het vers product (Abonyi, Tang & Edwards, 1999). Luchtdrogen brengt een donkerdere kleur van het voedingsmiddel teweeg, mede door niet-enzymatische bruinkleuring (Nindo et al., 2003; Abonyi, Tang & Edwards, 1999).
41
LITERATUURSTUDIE
4.2 Vriesdrogen 4.2.1 Definitie Vriesdrogen is een proces dat plaatsvindt in verschillende stappen. Eerst wordt het product ingevroren. Dit kan door middel van een immersievloeistof, door koude lucht, door het bedekken van het product met ijs of door koude oppervlakten. Het vrije water zal kristalliseren. In een tweede stap wordt het product gedroogd door het gekristalliseerde water te onttrekken via sublimatie, bij verlaagde druk (Pérez-Gregorio et al., 2011; Chen & Mujumdar, 2008). Vriesdrogen heeft als voordeel dat het product een goede reconstitutie kent, de kleur goed behouden blijft en lang houdbaar is (Chen & Mujumdar, 2008). Er wordt een product van hoge kwaliteit verkregen, maar aan de andere kant is het een dure techniek, tot zelfs tien keer duurder dan andere droogtechnieken (Nindo et al., 2003; Abonyi, Tang & Edwards, 1999). Het vriesdrogen kan wel tot meer dan 12 u duren (Amasi et al., 2003). 4.2.2 Effect op bioactieve componenten Qua behoud van bioactieve componenten scoort vriesdrogen over het algemeen iets beter dan “Refractance window”-drogen (zie Literatuurstudie: Hoofdstuk 3: 4.3) en in enkele gevallen minder. Er kan gesteld worden dat beide technieken vergelijkbaar zijn op dat vlak (Nindo et al., 2003). Voedingsmiddelen die werden gevriesdroogd, bevatten meer vitamine C en polyfenolen dan voedingsmiddelen die aan de lucht werden gedroogd. Dit kan zijn verklaring vinden in het feit dat de ijskristallen bij het invriezen de cellen beschadigen, waardoor polyfenolen beter beschikbaar zijn bijvoorbeeld voor detectie, maar ook voor consumptie (Amasi et al., 2003). Het goede behoud van de vitamine C kan komen van het feit dat er bij vriesdrogen lagere temperaturen gebruikt worden, waardoor vitamine C minder wordt afgebroken (Chen & Mujumdar, 2008). Bij onderzoek op uien werden verhoogde gehaltes aan flavonolen en anthocyaninen waargenomen in het gevriesdroogde product in vergelijking met de verse uien (Pérez-Gregorio et al., 2011). Uit een andere studie (Ratti et al., 2007) kwam naar voor dat knoflook de mogelijkheid behoud om na vriesdrogen allicine te vormen. Hoe hoger echter de temperatuur waarbij er gedroogd wordt, hoe minder allicine overblijft.
42
LITERATUURSTUDIE
4.3 “Refractance window”-drogen 4.3.1 Definitie “Refractance window®”-drogen is een techniek die werd ontwikkeld door MCD Technologies, Inc, Tacoma (Washington, USA) (Abonyi, Tang & Edwards, 1999). Bij deze droogtechniek wordt een dun laagje gepureerd of vloeibaar product, van ongeveer 1 mm, aangebracht op een transparante plastiek film. Deze film drijft op een wateroppervlak met een temperatuur tussen 25 en 99 °C. Door middel van conductie, convectie en radiatie via infraroodstraling wordt de warmte overgebracht naar het product. Hierdoor zal het vocht in het voedingsmiddel verdampen, en bovenaan worden afgevoerd. Op het einde van de band wordt het product gekoeld zodat het beter loskomt, afgeschraapt en opgevangen (Abonyi et al., 2002; Abonyi, Tang & Edwards, 1999; Clarke, 2004) (figuur 12).
Figuur 12: Schematische voorstelling "Refractance window"-systeem (naar Abonyi, 1999).
De techniek heeft als voordeel dat het energie-efficiënt is, met een laag waterverbruik, weinig stofvorming en weinig productverlies. Het proces gaat snel, maar hoe lager de temperatuur, hoe trager het zal verlopen De interne temperatuur van het product bereikt nooit de temperatuur van het water (Clarke, 2004). De interne producttemperatuur ligt meestal tussen de 60 en 80 °C (Clarke, 2004; Abonyi et al., 2002). De temperatuur van het water kan aangepast worden naargelang het soort voedingsmiddel en dus is de techniek geschikt voor een brede waaier aan producten. “Refractance window”-drogen heeft een warmteoverdracht van 99%. Andere voordelen zijn weinig onderhoud, de automatisatie, een snelle reiniging van het toestel (MCD Technologies, Inc, 2007) en een relatief lage kost. De verblijftijd in het apparaat is ongeveer 3 à 5 min. Dit is heel wat sneller in vergelijking met luchtdrogen die enkele uren kan duren en vriesdrogen die meer dan 12 u in beslag kan nemen (Abonyi et al., 2002).
43
LITERATUURSTUDIE 4.3.2 Effect op bioactieve componenten Door de snelle verdamping blijven de bioactieve componenten en zo ook het aroma en de voedingswaarde beter behouden (Clarke, 2004). Nindo et al. (2003) toonde aan dat het vitamine C-gehalte van “Refractance window” gedroogde aspergeproducten vergelijkbaar is met de hoeveelheid in het gevriesdroogde en verse product. Uit een andere studie blijkt dat het gehalte aan ascorbinezuur in aardbeien veel hoger ligt bij het drogen met „Refractance window” in vergelijking met vriesdrogen (Abonyi, Tang & Edwards, 1999). Door de lage temperaturen is er ook minder productschade en behoud het voedingsmiddel meer zijn oorspronkelijke kleur. Vriesdrogen is vergelijkbaar op vlak van behoud van bioactieve componenten met “Refractance window”-drogen (Clarke, 2004; Abonyi, Tang & Edwards, 1999).
5 Bereidingstechnieken Het bereiden van voedingsmiddelen is het gaar maken of geschikt maken voor consumptie. Daarvoor kunnen heel wat technieken worden aangewend waaronder koken en stomen. Blancheren wordt meestal toegepast om het voedingsmiddel langer te kunnen bewaren. Voor het bereiden zijn warmte en een goede warmteoverdracht nodig van het medium naar het voedingsmiddel. Er bestaan drie manieren van warmteoverdracht namelijk conductie, convectie en radiatie (de Geeter, 2001).
5.1 Koken 5.1.1 Definitie Koken is het verhitten van een voedingsmiddel in water bij een temperatuur van 100 °C. De warmteoverdracht vindt hier plaats via convectie (McGee, 2004). 5.1.2 Effect op bioactieve componenten Polyfenolen kunnen via uitloging in het kookwater verloren gaan (Costain, 2001). Dit wordt ook aangetoond in een studie op knoflook en uien. Na 10 minuten koken is er bij knoflook een verlies vastgesteld van 42,6% en bij de rode en witte ui van bijna 10% (Gorinstein et al., 2009). Dezelfde conclusie wordt gevonden door Lombard et al. (2005) na 5 minuten koken van uien. Doordat het voedingsmiddel ondergedompeld is in water, is het minder onderhevig aan luchtoxidatie. Het enzyme polyfenoloxidase wordt bij de kooktemperaturen geïnactiveerd waardoor bruinkleuring wordt voorkomen (McGee, 2004). 44
LITERATUURSTUDIE Vetoplosbare componenten zoals vitamine E en β-caroteen zijn tijdens opslag en verwerking redelijk stabiel, met weinig verliezen tot gevolg. Na verhitting kan het β-caroteengehalte zelfs verhoogd zijn omdat de celwanden worden afgebroken en zo meer β-caroteen vrijkomt. De biologische beschikbaarheid van sommige componenten kan dus verhoogd zijn na verwerking of bereiding. Wateroplosbare nutriënten, zoals vitamine C, zijn sterk onderhevig aan afbraak tijdens bewaring en verwerking. Hittelabiele verbindingen, zoals ook vitamine C, zullen sneller afgebroken worden tijdens verhitting (Goddyn et al., 2006) Door de verhitting zullen de eiwitten van het celmembraan denatureren, waardoor vocht verloren gaat en het weefsel verslapt. Een tweede reden waardoor de groenten zachter worden is dat pectine en hemicellulose, die verantwoordelijk zijn voor de stevigheid van de celwand, verloren gaan. Hemicellulose wordt afgebroken tot het onoplosbare protopectine die op zijn beurt wordt omgezet in het oplosbare pectine, die bijgevolg in het kookwater oplost. Het verlies aan pectine en hemicellulose is afhankelijk van de pH van het water. Door aantasting van de celwand kunnen ook chlorofylmoleculen gedeeltelijk in het kookwater terecht komen (McGee, 2004; de Geeter, 2001). Tijdens het koken treedt er een kleurverandering op van de groente. Dit vindt plaats ter hoogte van die chlorofylmoleculen. Het chlorofyl-a zal verkleuren tot grijsgroen en het chlorofyl-b tot geelachtig. Dit komt omdat het centrale magnesiumatoom van het chlorofylmolecule tijdens het koken vervangen wordt door een waterstofatoom aanwezig in het kookwater (McGee, 2004).
5.2 Stomen 5.2.1 Definitie Bij stomen wordt het voedingsmiddel verhit door middel van stoom, die zorgt voor een hogere warmteoverdracht. Meestal vindt stomen plaats in een hogedrukpan. Hoe hoger de druk, hoe meer energie er nodig is voor de watermoleculen om in dampvorm over te gaan. De stoom zal willen uitzetten in de gesloten hogedrukpan, waardoor de druk nog meer toeneemt. Hierbij kunnen temperaturen bereikt worden tot 120 °C (McGee, 2004; van Blommestein, van Eijndhoven & van Mil, 2004).
45
LITERATUURSTUDIE 5.2.2 Effect op bioactieve componenten Vanwege de hoge temperatuur en de efficiënte warmteoverdracht, kunnen kooktijden tot 1/3 verkort worden. Hierdoor blijft het verlies aan nutriënten minimaal en blijft de smaak beter behouden (van Blommestein, van Eijndhoven & van Mil, 2004). Aan de andere kant kunnen er meer hittelabiele componenten afgebroken worden door de hogere temperatuur (de Geeter, 2001).
5.3 Blancheren 5.3.1 Definitie Blancheren is het verhitten van voedingsmiddelen in kokend water gedurende een korte tijd, meestal 90 s bij 100 °C (Gorinstein et al., 2009). Vervolgens wordt het voedingsmiddel even in koud water gedompeld om het kookproces stop te zetten en verder verslapping van het weefsel te voorkomen (Goddyn et al., 2006). Het doel van blancheren is om enzymen te inactiveren, te zorgen voor een langere bewaring en de kleur van de groente te behouden. De heldere kleur wordt bekomen als gevolg van de expansie en ontsnapping van lucht in de vacuolen, waardoor de kleur van de chloroplasten beter zichtbaar wordt (McGee, 2004; Doymaz, 2008). 5.3.2 Effect op bioactieve componenten Uit onderzoek op knoflook, rode ui en witte ui kwam naar voor dat blancheren zorgt voor een optimaal behoud aan bioactieve componenten. De polyfenolen uit rode uit bleven het best behouden, gevolgd door witte uit en knoflook. Dezelfde tendens is waar te nemen op het vlak van behoud aan antioxidanten. De verliezen zijn telkens minimaal (Gorinstein et al., 2009).
46
LITERATUURSTUDIE
6
Bewaren
Omdat verliezen aan componenten direct na de oogst kunnen optreden en omdat de groente vaak niet meteen op het bord komt bij de consument is het belangrijk om goed te bewaren. Bewaren heeft als doel om de groente op een later tijdstip te kunnen verwerken, bederf tegen te gaan en zoveel mogelijk nutriënten te behouden. Dit bederf kan optreden door microorganismen, enzymen van de plant en door de ademhaling die blijft doorgaan na de oogst. Gekoeld bewaren onder 4 °C kan deze ademhaling, de enzymactiviteit en de groei van microorganismen vertragen. De relatieve vochtigheid bij het bewaren moet hoog genoeg zijn om verslapping van de groenten tegen te gaan, maar er mag geen condensvorming optreden. Daarom is bewaren in geperforeerde zakken ideaal (McGee, 2004). Jonge prei kan enkele weken bewaard worden bij 2-5 °C. Bij een temperatuur van -1 °C kan prei 4-8 weken bewaard worden zodat hij nog aanvaardbaar is voor consumptie (Stouten, 2009). Tijdens de bewaring treden echter heel wat verliezen op aan nutriënten. Vitamine C bijvoorbeeld, vertoont een drastische daling in 24 u na de oogst bij bewaring bij temperaturen van 4 en 13 °C. Directe opslag in de diepvries bij -18 °C geeft een minimaal verlies aan vitamine C na 20 dagen. Vetoplosbare componenten blijven goed behouden tijdens gekoelde bewaring bij 4 °C (Goddyn et al., 2006). Onderzoek op uien toont aan dat ook de hoeveelheden aan polyfenolen goed behouden blijven na invriezen bij -20 °C (Pérez-Gregorio et al., 2011). In een andere studie op fruit en groenten wordt prei gedurende 23 dagen bewaard bij een temperatuur van 4 °C. Daaruit blijkt dat het gehalte aan polyfenolen de eerste dagen van de bewaring stijgt en daarna stabiel blijft. De antioxidantcapaciteit daarintegen daalt geleidelijk na 23 dagen. Dit is in tegenstelling tot uien en knoflook, waarbij de antioxidantcapaciteit stijgt gedurende de opslag (Kevers et al., 2007).
47
MATERIAAL EN METHODEN
Materiaal en methoden
48
MATERIAAL EN METHODEN
1
Analyse van zwavelverbindingen in functie van genetische diversiteit van prei en verwante soorten
1.1
Doel
Het doel van de analyse is om de gehaltes aan zwavelverbindingen, meer bepaald de Salk(en)yl cysteïne zwaveloxiden methiin en isoalliin (figuur 13), na te gaan binnen de genetische diversiteit van prei. De verkregen informatie is ook belangrijk voor veredelaars om zo de beste veredelingstechniek te onderscheiden.
Figuur 13: Structuurformule methiin en isoalliin, de twee belangrijkste ACSO’s in prei.
1.2
Plantenmateriaal
1.2.1 Zaaien Het zaaien vond eerder plaats in een serre op „Eenheid Plant‟ op 6 en 7 april 2009. Per cultivar en per herhaling werden 75 zaden gezaaid in geulen (tabel 6). De plantjes werden eerst opgekweekt onder ideale condities. Wanneer de preiplantjes een potlooddikte hadden, werden ze overgeplant in het veld. Naast de preicultivars werden ook enkele verwante soorten gezaaid (tabel 7). 1.2.2 Planten In het veld werden ruggen getrokken door een loonwerker. Vervolgens werden ponsgaatjes gemaakt van 18 cm diep en 9 cm van elkaar. De 31 preicultivars werden geplant in juni 2009 volgens een schema, met telkens 18 cm tussen twee preiplanten in (bijlage I). Na het planten werd water toegediend. Elke cultivar heeft een nummer. Per preicultivar zijn er drie herhalingen in het veld met 15 preiplanten per herhaling. In augustus 2009 werd het veld bemest en een fungicide werd toegediend.
49
MATERIAAL EN METHODEN 1.2.3 Oogsten Wanneer de preiplanten volgroeid waren, naargelang het type, werden ze geoogst. De zomertypes werden geoogst in oktober 2009, de herfsttypes in de periode november 2009 – januari 2010 en de wintertypes in februari/maart 2010. Voor iedere herhaling van elke cultivar werden 10 planten geoogst. De preiplanten werden in een geperforeerde zak gedaan. Deze werd gelabeld volgens cultivarnummer, nummer van de herhaling, oogsttijdstip en jaartal. De oogst werd getransporteerd in emmers naar het laboratorium. Cultivar
Tabel 6: Preicultivars. Type Veredeling
Zaadhuis
28
Varna
zomer
zaadvaste cultivar
Royal Sluis
29
Albana
zomer
zaadvaste cultivar
Nunhems
30
Nelli
zomer
zaadvaste cultivar
Svalöf Weibull
31
Elefant
zomer
oude cultivar
IPK
32
Miracle F1
zomer
F1 hybride
Enza
33
Zeus F1
zomer
F1 hybride
S&G
34
Striker F1
zomer
F1 hybride
Bejo
75
Electra
herfst
zaadvaste cultivar
Clause
77
Nebraska
herfst
oude cultivar
Royal Sluis
78
Breugel F1
herfst
F1 hybride
Rijkzwaan
119
Tadorna
herfst
oude cultivar
Enza
120
Poribleu
herfst
zaadvaste cultivar
Nickerson-Zwaan
121
Alcazar
herfst
zaadvaste cultivar
Rijkzwaan
122
Belton F1
herfst
F1 hybride
Nunhems
123
Pretan F1
herfst
F1 hybride
Nickerson-Zwaan
169
Musselburgh
winter
telerselectie
D.T. Brown
170
Van Limbergen
winter
telerselectie
Sint Katelijne Waver
171
Buelens Willy
winter
telerselectie
Onze Lieve Vrouw Waver
172
Coolidge F1
winter
F1 hybride
Hortiplan
173
Apollo F1
winter
F1 hybride
S&G
199
Artico
winter
oude cultivar
IPK
200
Farinto
winter
zaadvaste cultivar
Nunhems
201
Arkansas
winter
zaadvaste cultivar
Royal Sluis
202
Gavia
winter
zaadvaste cultivar
Enza
203
Toledo
winter
oude cultivar
Thompson & Morgan
204
Uytterhoeven
winter
telerselectie
Onze Lieve Vrouw Waver
205
Engels
winter
telerselectie
Putte
206
Vervloet
winter
telerselectie
Sint Katelijne Waver
207
Harston F1
winter
F1 hybride
Nunhems
208
Kenton F1
winter
F1 hybride
Nunhems
209
Fahrenheit F1
210
Poulton
winter winter
F1 hybride F1 hybride
Royal Sluis Nunhems
Nummer
50
MATERIAAL EN METHODEN
Nummer 211 76 214 215 216 217 219 220
1.3
Tabel 7: Verwante soorten. Cultivar Latijnse naam Egyptische prei Chinese prei Rode ajuin Ajuin Stengelui Stengelui Bieslook Zaaisjalot
Allium ampeloprasum var. kurrat Allium odorum Allium cepa (red creole) Allium cepa Allium fistulosum Allium fistulosum Allium schoenoprasum Allium ascalonicum
Staalvoorbereiding
1.3.1 Wassen en versnijden Eerst werd de overtollige aarde van de geoogste prei gewassen. De buitenste groene bladeren werden verwijderd en de witte schacht werd ontdaan van zijn wortel. Daarna werd het groene en het witte deel van de prei van elkaar gescheiden en apart versneden. De prei werd in de lengterichting in vier gesneden en daarna in kleine stukjes van ongeveer 2 cm². 1.3.2 Invriezen De verse, versneden prei werd verdeeld in geperforeerde zakjes en werd onmiddellijk in de diepvries (New Brunswick Scientific, Ultra low Tem, 2011) gelegd bij een temperatuur van -80 °C. 1.3.3 Vriesdrogen De prei werd getransporteerd in isomoboxen onder droog ijs naar het bedrijf CD energie (Eke, België) waar de groente werd gevriesdroogd gedurende 5 dagen. Na het vriesdrogen werden de stalen zo snel mogelijk opgeslagen in de diepvries bij -20 °C. 1.3.4 Vermalen en opslag De gevriesdroogde prei werd vermalen met de plantenmolen (Fritsch, Rotterdam, Nederland) van het ILVO op „Eenheid plant: 109‟. Er werd gebruik gemaakt van een zeef met een poriegrootte van 1 mm. Na vermalen werd het poeder opgevangen in een plastieken pot (500 ml, Nalgene®, Rochester, New York). Het poeder uit de plastieken pot werd dan nog eens verdeeld in falconbuisjes van 15 ml (VWR, Leuven, België), om contact met lucht zoveel mogelijk te vermijden. De falconbuisjes werden in een geperforeerde zak vacuüm getrokken (VacSy Zepter, Michigan, USA) en daarna bewaard in de diepvries bij -20 °C.
51
MATERIAAL EN METHODEN
1.4
Analyseprotocol
1.4.1 Reagentia
Extractiesolvent: O-(carboxymethyl) hydroxylamine hemihydrochloride (OCHMA) (Sigma-Aldrich)
Mobiele fase: water (Milli-Q, Millipore, Bedford, MA) + 0,1% mierenzuur
Standaard alliin (> 98% zuiver) (Sigma-Aldrich, Bornem, België)
Standaard methiin (Enzo Life Sciences, Antwerpen, België)
1.4.2 Staalvoorbereiding Van het bekomen preipoeder werd een exacte hoeveelheid (± 100 mg) afgewogen in een falconbuisje van 50 ml. Hierbij werd 10 ml OCMHA-oplossing (1,1 g/l) toegevoegd met een volumetrische pipet (Hirschmann EM Techcolor, W-Germany). De inhoud van de falconbuisjes werd gehomogeniseerd met behulp van een vortex (Biovortex V1, Bioscan). Daarna werden de stalen 10 minuten geschud (Shaker type 3500, GFL, Burgwedel, Germany) aan 300 toeren per minuut (tpm). Na het schudden werden de stalen 10 minuten gecentrifugeerd (Heraeus Labofuge 400R centrifuge, Thermo electron corporation) aan 4500 tpm. Van het bekomen supernatans werd een 1:5 verdunning gemaakt met mobiele fase. Deze verdunning werd overgebracht in een vial (VWR International, 1,5 ml) met een spuit (Romed, Holland) voorzien van een filter (Millipore Millex-GV, hydrophillic PVDF) met poriegrootte van 0,22 µm. De vials werden afgesloten met een dopje (Chromacol) die handmatig werd dichtgeknepen met een krimptang (Rockford, USA). Bij elke analyse werd steeds een ijklijn opgesteld aan de hand van een blanco preistaal. Deze blanco is een gemixt staal waarvan geweten is dat er geen zwavelverbindingen meer aanwezig zijn. Na het mixen liet men het staal 24 u staan, zodat de zwavelverbindingen de kans hadden om te vervluchtigen. Er werd 3 g blanco prei afgewogen in een falconbuisje van 50 ml waaraan 30 ml OCMHA-oplossing werd gevoegd. Het staal werd eveneens 10 minuten geschud aan 300 tpm en daarna 10 minuten gecentrifugeerd. Van het supernatans werd telkens 1000 µl gepipetteerd in vials. Daaraan werd er respectievelijk 10, 15, 25 en 35 µl methiin-stockoplossing (1 mg/ml) toegevoegd. Daarnaast werd ook een ijklijn gemaakt voor alliin. Hier werd respectievelijk 20, 40, 60 en 80 µl alliin aan 1000 µl supernatans toegevoegd. Alliin werd gebruikt om isoalliin te kwantificeren, aangezien van isoalliin geen standaard beschikbaar was (Lundegardh et al., 2008). De vials werden afgesloten met een dopje en handmatig dichtgeknepen met een krimptang.
52
MATERIAAL EN METHODEN 1.4.3 Instrumentele analyse De stalen en de ijklijn werden geanalyseerd met een HPLC-MS/MS-toestel (Literatuurstudie Hoofdstuk 2: 2.5). De componenten uit de stalen werden eerst gescheiden met het HPLCtoestel (Waters 2695 separations module, Milford) en daarna gedetecteerd met de massaspectrometer (Micromass, Quattro LC). Er werd gewerkt met een RP-HPLC kolom die bestond uit een voorkolom en de eigenlijke kolom (Thermo Scientific, Hypurity aquastar, dimensies (mm) 150 x 2,1 , partikelgrootte (µ) 5). De mobiele fase is een oplossing van 0,1 % mierenzuur in Milli-Q-water. Er werd isocratisch gewerkt. Het injectievolume is 20 µl en er werd een debiet van 0,15 ml/min gehanteerd. Het toestel heeft 5 carrousels en een capaciteit van 120 vials. De componenten die uit de kolom komen werden geïoniseerd bij 300 °C en werden zo naar de massaspectrometer gestuurd. 1.4.4 Verwerking van de resultaten De bekomen piekoppervlakten van de standaarden werden gebruikt om eerst de ijklijn op te stellen. Daarvoor moet ook de concentratie aan methiin/alliin in de oplossing voor de ijklijn (ng/µl) berekend worden als volgt: Concentratie methiin/alliin-stockoplossing (1µg/µl) x Volume methiin/alliin toegevoegd Volume methiin/alliin toegevoegd + Volume blanco
Deze concentratie werd uitgezet ten opzichte van de bekomen oppervlakten. Vervolgens werd de vergelijking van de curve berekend, samen met de correlatiecoëfficiënt. Er werd een rechte bekomen waarvan de richtingscoëfficiënt en het intercept gekend zijn. Aan de hand van de oppervlakte onder de piek kon de concentratie aan methiin en isoalliin in de stalen berekend worden via de ijklijn.
2
Analyse van zwavelverbindingen in functie van oogsttijdstip van prei
2.1
Doel
De analyse heeft als doel om de invloed te bepalen van het oogsttijdstip op het gehalte aan de zwavelverbindingen methiin en isoalliin. Op deze manier krijgen wordt inzicht gegeven op de beste oogstperiode om een zo hoog mogelijke hoeveelheid zwavelverbindingen te verkrijgen. Om een goede vergelijking te kunnen maken, worden preicultivars geanalyseerd met dezelfde genetische achtergrond namelijk de F1-hybriden.
53
MATERIAAL EN METHODEN
2.2
Plantenmateriaal
2.2.1 Zaaien Op 15 en 16 april 2010 werden 9 F1-hydriden gezaaid in een serre (tabel 6, grijs gearceerd). Wanneer de preiplanten een potlooddikte hadden, werden ze overgeplant in het veld. 2.2.2 Planten Het planten vond plaats op dezelfde manier als beschreven in punt 1.2.2. Op 30 juni, 1 en 2 juli 2010 werden de 9 cultivars volgens een plantschema in het veld gebracht. Hierbij waren er van elke cultivar telkens drie herhalingen in het veld en per herhaling 15 preiplantjes. 2.2.3 Oogsten Voor iedere herhaling van elke cultivar werden nu drie planten geoogst. De preiplanten werden in een geperforeerde zak gedaan. Deze werd terug gelabeld volgens cultivarnummer, nummer van de herhaling, oogsttijdstip en jaartal. De oogst werd getransporteerd in emmers naar het laboratorium. Voor oogstperiode 1 werd geoogst op 8 september 2010, oogsttijdstip 2 vond plaats op 8 november 2010, oogsttijdstip 3 op 8 januari 2011 en voor oogstperiode 4 op 28 februari 2010 (begin maart).
2.3
Staalvoorbereiding
De staalvoorbereiding is conform aan hetgeen beschreven werd in punt 1.3. Het bedrijf Freezyflor (Menen, België) stond dit seizoen in voor het vriesdrogen van de preiplanten.
2.4
Analyseprotocol
Voor de analyse van de zwavelverbindingen werd hetzelfde analyseprotocol gebruikt die beschreven werd in punt 1.4.
54
MATERIAAL EN METHODEN
3
Bioactieve componenten van prei in functie van verwerking
3.1
Bioactieve componenten van prei in functie van droogtechnieken
3.1.1 Doel Het doel van deze analyses is om na te gaan wat de beste droogtechniek is naar behoud aan bioactieve componenten in prei, zoals totale fenolen, antioxidantcapaciteit en organische zwavelverbindingen. Voor de industrie is dit belangrijk omdat ze aan de consument een hoogwaardig product wil afleveren, waarin aanwezigheid van bioactieve componenten een rol speelt. Aan de andere kant moet een afweging gemaakt worden tussen behoud aan componenten, droogtijd en financiële kost. Vriesdrogen wordt hierbij twee aan twee vergeleken met andere droogtechnieken: luchtdrogen en “Refractance Window”-drogen (RW). 3.1.2 Plantenmateriaal Voor de vergelijking van vriesdrogen met luchtdrogen werd de preicultivar Krypton F1 aangekocht in Delhaize (Merelbeke) en meteen verwerkt in het labo. Het ras is minder schotgevoelig en donker van kleur. De cultivar, voor het vergelijken van vriesdrogen met RW-drogen, is een lokale prei van Washington State, USA. De prei werd daar dan verder verwerkt en gedroogd. 3.1.3 Staalvoorbereiding De aangekochte prei werd gewassen en versneden volgens punt 1.3.1. 3.1.3.1 Vriesdrogen Voor de vergelijking van vriesdrogen met luchtdrogen werd de versneden, aangekochte prei gevriesdroogd door het bedrijf Freezyflor (Menen, België). Na vriesdrogen werd de prei vermalen tot een poeder met het maaltoestel (Retsch ZM 200, Maan, Duitsland) aanwezig in het laboratorium. Er werd gebruik gemaakt van een zeef met poriegrootte 0,75 mm. De vermaling gebeurt aan een snelheid van 10 000 tpm. Voor de vergelijking van vriesdrogen met RW-drogen, werd de cultivar uit Washington State gevriesdroogd door de Washington State University, USA.
55
MATERIAAL EN METHODEN 3.1.3.2 Luchtdrogen De versneden prei, groen en wit deel apart, werd in geperforeerde zakken gedaan. De massa van de prei werd gewogen voor en na het drogen om het vochtgehalte te kennen. De prei werd gedroogd bij 70 °C door een verticale luchtstroom gedurende 7 u met behulp van twee toestellen aanwezig in het laboratorium (Dörrex 0075, Stöckli, Netstal, Zwitserland) (figuur 14). Het groene en het witte deel van de prei werd apart gedroogd. Na het drogen werden de gedroogde preistukjes terug in speciale zakken overgebracht en vacuüm verpakt. De luchtdroogde prei werd vermalen tot een poeder voor verdere analyse met het maaltoestel in het laboratorium.
Figuur 14: Toestellen voor het luchtdrogen van voedingsmiddelen.
3.1.3.3 “Refractance Window”-drogen De witte schacht en de groene bladeren werden RW-gedroogd door MCD-Technologies (Tacoma WA, USA). Deze techniek werd reeds beschreven in de literatuurstudie punt 4.3. 3.1.4 Analyseprotocols De prei wordt geanalyseerd op zwavelverbindingen, totale fenolen met de Folin Ciocalteumethode en op hun antioxidantcapaciteit met de ORAC- en DPPH-test. De resultaten werden verder verwerkt met het statistisch programma SPSS bij een significantieniveau van 0,95 (α = 0,05). 3.1.4.1 Zwavelverbindingen Voor de analyse van de zwavelverbindingen wordt het protocol gevolgd die beschreven werd in punt 1.4.
56
MATERIAAL EN METHODEN 3.1.4.2 Totale fenolen Reagentia
HCl (37%, Sigma-Aldrich)
Methanol (pro analysis, ACS, Merck, Darmstadt)
Folin-ciocalteu‟s fenol reagens (2 N, Sigma-Aldrich)
Na2CO3 (Sigma-Aldrich)
Galluszuur (Sigma-Aldrich)
Staalvoorbereiding Het principe van de test op totale fenolen werd reeds beschreven in Literatuurstudie Hoofdstuk 2; 3.2.2. Een exacte hoeveelheid preipoeder (± 0,5 g) werd afgewogen. Hierbij werd 10 ml HCl (1,2 M in 50 % (v/v) methanol) toegevoegd. Daarna werden de stalen 2 u geschud aan ongeveer 150 tpm in een warmwaterbad bij 80 °C. Vervolgens werden de stalen 10 minuten gecentrifugeerd aan 4500 tpm. Van het bekomen supernatans werd 0,100 ml overgebracht in een maatkolf van 10 ml. Daaraan werd 0,5 ml Folin-Ciocalteu reagens (0,2 N) toegevoegd. Na 6 min ± 10 s werd 1,5 ml Na2CO3 (20% (m/v)) toegevoegd met de HandyStep (HandyStep® Electronic, Brandtech, Essex, Engeland). De maatkolven werden aangelengd met Milli-Q-water bekomen via het Milli-Q-toestel. Na enkele malen goed schudden, werden de stalen voor een periode van 2 u op een donkere plaats gezet. De ijklijn werd gemaakt aan de hand van een galluszuur-oplossing (1000 µg/ml). Hiervoor werd 0,1 g galluszuur (figuur 15) afgewogen in een maatkolf van 100 ml en aangelengd met Milli-Q-water.
Figuur 15: Structuurformule galluszuur.
Vanuit deze oplossing werd de ijklijn opgesteld in epjes (tabel 8) . Als blanco werd water gebruikt.
57
MATERIAAL EN METHODEN Tabel 8: Gebruikte volumes voor de ijklijn (TP-test).
Concentratie (µg/ml)
Volume galluszuur (µl)
Volume water (µl)
600 500 400 300 200 100
600 500 400 300 200 100
400 500 600 700 800 900
Vanuit de epjes werd telkens 0,100 ml gepipetteerd in een maatkolf van 10 ml. De maatkolven werden dan verder behandeld zoals de stalen. Instrumentele analyse In een doorzichtige 96-wellplaat (Costar, VWR International) werd 200 µl van blanco, ijklijn en stalen gepipetteerd. Telkens werden 3 herhalingen uitgevoerd. De ijklijn werd van een hoge naar een lage concentratie in plaat gepipetteerd. De analyse werd uitgevoerd met de FLUOstar Optima (BMG LABTECH, Offenburg, Germany). Dit is een automatische microplaatlezer waarbij een Xenon-flitslamp met hoge intensiteit gebruikt wordt als lichtbron. In het menu van de bijhorende Optima-software bij „Test protocol‟ werd daarvoor aangegeven om de test „Total Phenolics‟ uit te voeren. De Optima-software werd gebruikt zoals verder wordt beschreven bij de ORAC-test onder punt 3.1.4.3. De absorbantie werd gemeten bij een golflengte van 740 nm. De analyse duurt slechts 1 minuut. Verwerking van de resultaten De gegevens voor de resultatenverwerking zijn terug te vinden in de Optima-software zoals ook beschreven wordt bij de ORAC-test (zie Materiaal en Methoden: punt 3.1.4.3). De absorbanties voor de verschillende concentraties aan galluszuur werden gemeten en aan de hand daarvan werd de ijklijn opgesteld. De absorbantie werd uitgezet in een grafiek ten opzichte van de concentraties aan galluszuur. De regressievergelijking en de correlatiecoëfficiënt werden verkregen. Via deze regressievergelijking kon het gehalte aan totale fenolen berekend worden. Het resultaat werd uitgedrukt in galluszuur-equivalenten per g drooggewicht of GAE/g DG.
58
MATERIAAL EN METHODEN
3.1.4.3 Oxygen radical absorbance capacity (ORAC) Reagentia
2,2‟-azobis-(2-methyl-propanimidamide) dihydrochloride (AAPH) (Sigma-Aldrich)
Fluoresceïne (Sigma-Aldrich)
Trolox® (Sigma-Aldrich)
Fosfaatbuffer (1 M, pH 7,4) (Sigma-Aldrich)
Ethanol (pro analysis, ACS, Merck, Darmstadt)
Staalvoorbereiding Het principe van de ORAC-test werd reeds beschreven in de Literatuurstudie Hoofdstuk 2; 3.2.1.1. Een exacte hoeveelheid (± 0,5 g) van het preipoeder werd afgewogen. Hierbij werd 10 ml ethanol (70 % v/v) toegevoegd en het geheel werd gehomogeniseerd. Daarna werden de stalen 2 u geschud aan 300 tpm. Vervolgens werd 10 minuten gecentrifugeerd aan 4500 tpm. Het bekomen supernatans werd gebruikt voor analyse. Per staal werd daartoe een verdunning (40 x, 80 x) gemaakt met fosfaatbuffer (10 mM, pH 7,4) van 40 en 80 in epjes. Om de ijklijn op te stellen werd Trolox® (6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carbolic acid) (figuur 16) gebruikt, een wateroplosbaar vitamine E-analoog. Daartoe werd 0,025 g Trolox afgewogen in een maatkolf van 100 ml (1 mM) en werd aangelengd met fosfaatbuffer. Deze oplossing kan gedurende een maand bewaard worden bij -20 °C.
Figuur 16: Structuurformule Trolox.
Vanuit deze oplossing werd de ijklijn opgemaakt in epjes (tabel 9). Als blanco werd fosfaatbuffer gebruikt.
59
MATERIAAL EN METHODEN Tabel 9: Gebruikte volumes voor de ijklijn (ORAC-test).
Concentratie Trolox (µM)
Volume Troloxstockoplossing (µl)
Volume fosfaatbuffer (µl)
200 100 50 25 12,5
200 100 50 25 12,5
800 900 950 975 987,5
Instrumentele analyse Er werd 25 µl van staal, blanco of ijklijn gepipetteerd in een zwarte microplaat (V96PP; 0,45 ml, Nalgene ®Nunc, Roskilde, Denemarken) met 96 wells. Telkens werden 3 herhalingen uitgevoerd. De ijklijn werd van een hoge naar een lage concentratie in de plaat gepipetteerd. Vervolgens werd aan iedere well 150 µl fluoresceïne-oplossing (10 nM) (figuur 17) toegevoegd.
Figuur 17: Structuurformule Fluoresceïne.
De analyse werd uitgevoerd met de FLUOstar Optima waarbij gebruik gemaakt werd van de bijhorende Optima-software. Na toedienen van fluoresceïne werd de microplaat 30 minuten geïncubeerd bij een temperatuur van 37 °C. Via „Test protocol‟ kan er aangegeven worden om de ORAC-test uit te voeren (figuur 18).
Figuur 18: Startscherm 'Test protocol' in de Optima-software.
60
MATERIAAL EN METHODEN Bovenaan bij „lay-out‟ moet de indeling van de microplaat worden ingegeven. Een voorbeeld van de indeling van een microplaat wordt weergegeven in figuur 19.
Figuur 19: Lay-out van een microplaat voor de ORAC-test. waarbij B = Blanco, S = Standaarden/ijklijn en X = Staal.
Tijdens de incubatie van de microplaat, werd de AAPH-oplossing (figuur 20) gemaakt. Daarvoor werd 0,26 g AAPH afgewogen en opgelost in 4 ml fosfaatbuffer (240 mM).
Figuur 20: Structuurformule AAPH.
Na 30 minuten incuberen werd het deksel van de microplaat gehaald. Bovenaan in de Optimasoftware kon gekozen worden voor „Measure‟ (figuur 18), en dan nogmaals voor „Measure‟. Bovenaan bij „plate ID‟ (figuur 21) moeten de gegevens van de analyse ingevuld worden zoals de datum en de naam van de te analyseren stalen. Daarna werd „Start measurement‟ aangeduid om de analyse te starten.
61
MATERIAAL EN METHODEN
Figuur 21: Startscherm voor het invullen van 'Plate IDs' in de Optima-software.
Er werden 60 cycli doorlopen en elke cyclus duurde 90 seconden. Er werd gebruik gemaakt van een filter (Isogen Life Science) met een excitatiegolflengte van 485 nm en een emissiegolflengte van 520 nm. Na de derde cyclus werd de meting even stopgezet om zo snel mogelijk aan elke well 25 µl AAPH-oplossing toe te voegen met de HandyStep. Daarna werd de meting terug voortgezet. De analyse duurt in totaal 90 minuten. Verwerking van de resultaten In het Optima-programma kon bovenaan gekozen worden voor „Evaluation Software‟ (figuur 18). Onderaan in het document waren enkele tabbladen terug te vinden (figuur 22).
Figuur 22: Startscherm 'Evaluation software' in de Optima-software.
Via het tabblad „Signal curve‟ vindt men de bekomen grafiek terug en de analysetijd. Op die grafiek werd het aantal fluorescentie-units uitgezet in functie van de tijd. De antioxidantcapaciteit is gerelateerd met de oppervlakte onder de curve ofwel AUC. Die oppervlakte kon berekend worden met een integraal. 62
MATERIAAL EN METHODEN b
f ( x)dx a
Na integratie wordt volgende formule bekomen: b a 1 y1 yn 1 y2 y3 y4 ... yn n 2
(1)
Waarbij: b – a = analysetijd (seconden) n = aantal cycli ba tijd om een cyclus te doorlopen (minuten) n
Men bekomt: AUC
analysetij d 1 y 2 y3 y 4 ... y n1 cycli 1 2
Na aftrek van de blanco vindt men uiteindelijk: AUCNetto = AUCStaal/Standaard – AUCBlanco
(2)
(3)
De bekomen data is terug te vinden in de onder het tabblad „Evaluation‟. De verwerking van de data gebeurde in Excel. Via formule 3 werd de AUCNetto berekend van de stalen en de standaard. De gekende concentraties van de standaard (µM Trolox) werden uitgezet in functie van de berekende AUCNetto, waarbij een ijklijn werd bekomen met bijhorende regressievergelijking en correlatiecoëfficiënt. Via de regressievergelijking en de berekende AUCNetto, kon de antioxidantcapaciteit (µM) berekend worden van de stalen, rekening houdend met de verdunningsfactor en de afgewogen massa. Het resultaat werd omgezet naar de concentratie in 1 g preipoeder en werd uitgedrukt in µmol Trolox-equivalenten per g drooggewicht (µmol TE/g DG).
63
MATERIAAL EN METHODEN 3.1.4.4 2,2-Diphenyl-1-pikrylhydrazyl (DPPH) Reagentia
2,2-Diphenyl-1-pikrylhydrazyl (DPPH) (Sigma-Aldrich)
Ethanol (pro analysis, ACS, Merck, Darmstadt)
Trolox® (Sigma-Aldrich)
Staalvoorbereiding Het principe van de DPPH-test werd reeds beschreven in de Literatuurstudie Hoofdstuk 2; 3.2.1.2. De staalvoorbereiding verloopt conform aan de staalvoorbereiding van de ORAC-test, beschreven in punt 3.1.4.3. Het supernatans werd verder gebruikt om voor elk staal verdunningen te maken met verschillende concentraties, respectievelijk 37500, 25000, 12500 en 5000 µg/ml. De Trolox®-stockoplossing voor het opstellen van de ijklijn werd eveneens bereid volgens 3.1.4.3, met het verschil dat Trolox® werd opgelost in ethanol (4 mM). Vanuit deze oplossing werd de ijklijn opgesteld in epjes (tabel 10). Als blanco werd ethanol gebruikt. Tabel 10: Gebruikte volumes voor de ijklijn (DPPH-test).
Concentratie Trolox (µM)
Volume Trolox® (µl)
Volume ethanol (µl)
25 50 100 200 250
25 50 100 200 250
975 950 900 800 750
De DPPH-oplossing (figuur 23) werd gemaakt door 0,158 g DPPH (Sigma-Aldrich) af te wegen in een maatkolf van 100 ml en aan te lengen met ethanol (4 mM). Deze oplossing werd bewaard bij -20 °C. Bij gebruik werd de oplossing nog 10 keer verdund.
Figuur 23: Structuurformule DPPH.
64
MATERIAAL EN METHODEN Instrumentele analyse In een doorzichtige 96-wellplaat (Costar, VWR International) werd 100 µl van blanco, ijklijn en stalen gepipetteerd. Telkens werden 3 herhalingen uitgevoerd. De ijklijn werd van een lage naar een hoge concentratie in plaat gepipetteerd. Vervolgens werd aan elke well 100 µl van de DPPH-oplossing toegevoegd. De analyse werd wederom uitgevoerd met de FLUOstar Optima. In de Optima-software kon aangegeven worden om de DPPH-test uit te voeren (figuur 18) via „Test protocol‟. Specificaties zoals „lay-out‟ en „plate ID‟ konden terug worden ingegeven zoals beschreven bij de ORAC-test onder punt 3.4.1.3. Vervolgens werd de analyse gestart. Er werd gebruik gemaakt van een filter (Isogen Life Science) met een excitatiegolflengte van 520 nm. De absorbantie werd gemeten na 90 minuten. Verwerking van de resultaten De resultaten werden verwerkt met Excel en de Optima-software. De gegevens voor de resultatenverwerking waren terug te vinden in de Optima-software zoals reeds beschreven voor de ORAC-test onder punt 3.1.4.3. De antioxidantcapaciteit werd uitgedrukt in % inhibitie en berekend volgens formule 4.
% Inhibitie =
A0 A1 A0
100
(4)
Waarbij: A0 = Absorbantie van de blanco A1 = Absorbantie van de ijklijn of stalen Hoe lager de absorbantie van het staal, hoe meer antioxidanten er aanwezig waren en hoe hoger het % inhibitie. Het percentage inhibitie werd uitgezet in functie van de concentratie aan Trolox® (µM). Zo werd een ijklijn verkregen met een kwadratische vergelijking. Aan de hand van deze vergelijking kon de antioxidantcapaciteit van de stalen berekend worden (µM), rekening houdend met de verdunningsfactor en de afgewogen massa. Het resultaat werd omgezet naar de concentratie in 1 g preipoeder en werd uitgedrukt in µmol TE/g DG.
65
MATERIAAL EN METHODEN
3.2
Antioxidantcapaciteit van prei in functie van bereidingstechnieken
3.2.1 Doel Deze analyse heeft tot doel om enkele bereidingstechnieken met elkaar te vergelijken die courant gebruikt worden in de consumentenkeuken zoals koken, stomen en blancheren. Er werd nagegaan bij welke bereidingstechniek de antioxidantcapaciteit het best behouden blijft. Door stalen te nemen van het kook-, stoom- en blancheerwater kan achterhaald worden hoeveel componenten in het vocht verloren gaan. 3.2.2 Plantenmateriaal Voor het plantenmateriaal werden relatief grote hoeveelheden prei aangekocht in Delhaize (Merelbeke) en direct getransporteerd naar het labo, waar de prei eerst gewassen werd. Daarna werden de witte schachten en de groene bladeren van elkaar gescheiden. Wit en groen werden vervolgens apart versneden met een snijmachine (Robot coupe CL 50 Ultra). De preistukjes werden opgevangen in een plastieken zak om meteen te kunnen verwerken. 3.2.3 Staalvoorbereiding Alle bereidingen worden uitgevoerd in de keuken op de eenheid „Technologie en Voeding‟ van het ILVO. Het experiment wordt twee keer uitgevoerd op verschillende momenten. Voorafgaand aan elke bereidingstechniek werd telkens een blanco versneden preistaal genomen als referentie. Naast elk preistaal werd ook een staal genomen van het water. Na elke staalname werd de prei gevriesdroogd en vermalen. Het bereidingsvocht kon direct geanalyseerd worden. 3.2.3.1 Blancheren Het blancheren werd gecombineerd met het kookexperiment. Daarvoor werd 1,5 kg prei aan de kook gebracht in 5 liter water. Na 90 s werd 2 x 150 g preistaal genomen. 3.2.3.2 Koken Uit dezelfde kookketel werd daarna telkens 2 x 150 g staal genomen na 10, 20, 40 en 60 minuten koken.
66
MATERIAAL EN METHODEN 3.2.3.3 Stomen Bij het stomen werd 1 liter water gekookt in een hogedrukpan (SEB, Nutricook) (figuur 24). Daarna werd 300 g prei in het stoommandje gebracht, waardoor de prei niet rechtstreeks in contact komt met het water. Het toestel werd afgesloten en de prei wordt 10 minuten gestoomd. Vervolgens werd 2 x 150 g preistaal genomen. Deze procedure werd herhaald voor 20 en 30 minuten stomen.
Figuur 24: Hogedrukpan.
3.2.4 Analyseprotocol Op de verkregen stalen werd de antioxidantcapaciteit bepaald met de ORAC-test, zoals beschreven in punt 3.1.4.3. De resultaten werden verwerkt met het statistisch programma SPSS bij een significantieniveau van 0,95 (α = 0,05).
3.3
Analyse van (instant)soep(en) op de inhoud aan bioactieve componenten
3.3.1 Doel Met deze proef wordt er gekeken naar het aanbod aan preiproducten op de markt. Naast de voorverpakte, versneden prei is de groente voornamelijk verwerkt in producten zoals instantsoep. De bedoeling is om te kijken wat het gehalte is aan bioactieve componenten en wat het verschil is met een preisoep die thuis vers wordt bereid. 3.3.2 Analysemateriaal Twee instant preisoepen en één instant groentensoep die prei bevat, werden aangekocht in Delhaize (Merelbeke). De nutriëntensamenstelling wordt gegeven in bijlage II. De ingrediënten voor de verse preisoep werden ook aangekocht.
67
MATERIAAL EN METHODEN 3.3.3 Staalvoorbereiding De prei voor de verse soep werd versneden met de snijmachine aanwezig in het labo (Robot coupe CL 50 Ultra). De soep werd bereid met 4 groentenbouillonblokjes in 2 liter water waarin 500 g preistukjes werden gedaan, 250 g wit en 250 g groen. De prei werd 15 minuten gekookt. Daarna werd de preisoep gemixt tot een homogeen mengsel. Een kleine hoeveelheid van de soep werd verdeeld over twee plastieken petrischalen, om die daarna te laten vriesdrogen. Instantsoepen worden ook hoofdzakelijk gevriesdroogd. De aangekochte producten waren dan ook meteen klaar voor analyse. 3.3.4 Analyseprotocols Op de soepen werden de zwavelverbindingen bepaald zoals beschreven in punt 1.4. Voor de analyse op de totale fenolen de antioxidantcapaciteit werden de Folin-Ciocalteu methode, de ORAC- en DPPH-test uitgevoerd waarvan de protocols vermeld zijn onder punt 3.1.4 van de Materiaal en Methoden.
4
Antioxidantcapaciteit van prei in functie van bewaren
4.1
Doel
Tussen de oogst en het moment waarop de prei in de handel ligt, verstrijkt er enige tijd. Uit de literatuur is bekend dat het verlies aan nutriënten direct na de oogst optreedt. Met deze analyses wordt nagegaan wat de invloed is van het bewaren van prei op de antioxidantcapaciteit.
4.2
Plantenmateriaal
Het plantenmateriaal werd bekomen van het preibedrijf FraCha (Meulebeke, België). Dit is een bedrijf die na de oogst de prei wast en al dan niet verpakt (figuur 25) om ze klaar te maken voor de veiling. Bij deze proef werd losse en ingekorte, verpakte prei bekeken. Voor de analyse van losse prei werden er stalen genomen na een eerste wasstap, op moment van de veiling, op het moment dat de prei in de winkel ligt en na 1, 2, 5, 6, 7 en 13 dagen bewaren in de koelkast van het labo (4 °C). Voor de analyse van verpakte prei werden er stalen genomen na een eerste wasstap, een tweede wasstap, na verpakken, op moment van de veiling, op het moment dat de prei in de winkel ligt en na 1, 2, 5, 6, 7 en 13 dagen bewaren bij 4 °C.
68
MATERIAAL EN METHODEN
Figuur 25: Verpakte prei bij preibedrijf FraCha.
4.3
Staalvoorbereiding
De voorbereiding van de stalen verloopt zoals beschreven in punt 1.3.
4.4
Analyseprotocol
Voor de analyse op de antioxidantcapaciteit werd de ORAC-test uitgevoerd waarvan het protocol vermeld is onder punt 3.1.4.3
5
Productontwikkeling: Preikroketten
5.1
Doel
Door gedroogde prei te gaan verwerken in producten, wordt hiermee getoond dat de groente niet enkel in de soep kan gebruikt worden. Het creëert ook een mogelijkheid tot de uitwerking van innovatieve voedingsmiddelen rond prei. Toevoegen van de gedroogde, groene preibladeren aan voeding, is voor de industrie interessant omdat het groen, die anders als afval wordt weggegooid, toch zijn nut kan hebben door het te gaan verwerken in voedingsmiddelen. Eerder werd gedroogde prei al verwerkt in brood, pasta, kaas, mayonaise en nog andere voedingsmiddelen. In deze thesis werd een nieuw product, preikroketjes, verder uitgewerkt. Met dit voedingsmiddel werd deelgenomen aan de Ecotrophelia-wedstrijd 2011-2012, georganiseerd door Fevia Vlaanderen, die zich focust op het zoeken naar een eco-innovatief product binnen de voedingssector (bijlage III).
5.2
Plantenmateriaal
De groene preibladeren waren afkomstig van het afval van het bedrijf FraCha. Het groene deel werd gewassen en versneden in stukjes van ongeveer 2 cm². De preistukjes werden 44 u gedroogd met warme lucht (70 °C) op eenheid „Plant 109‟ van het ILVO. Op diezelfde eenheid werd de gedroogde prei vermalen en opgevangen in plastieken potten. 69
MATERIAAL EN METHODEN
5.3
Productie van de preikroketten
5.3.1 Op kleine schaal De preikroketten werden eerst uitgetest op kleine schaal, in de keuken van het ILVO, om na te gaan hoeveel preipoeder kon toegevoegd worden naar smaak en textuur. Hiervoor werd een standaardrecept gevolgd voor het maken van kroketten (van Blommestein, van Eijndhoven & van Mil, 2004). Hierbij werden 5 kg aardappelen gaar gekookt. Het „Bintje‟ werd gekozen als aardappel voor het maken van de kroketjes omdat dit een bloemende aardappel is met hoog zetmeelgehalte. Dit is belangrijk om een fijne puree te verkrijgen. Na het koken werden de aardappelen fijngestampt en werd hieraan 250 g boter en 30 eetlepels losgeklopt ei toegevoegd. Ook kruiden zoals nootmuskaat, zout en witte peper werden toegevoegd. Aan telkens 0,7 kg puree werd respectievelijk 1, 2, 3 en 4% preipoeder toegevoegd en onder gemengd. Van elke batch werden kroketjes gevormd die daarna gekoeld werden bij 4 °C. Na koeling werden de kroketten gepaneerd. Daarbij werd ook een deel van de preikroketten gepaneerd met paneermeel waaraan preipoeder werd toegevoegd. Het product werd goudbruin gebakken bij 190 °C. Na organoleptische analyse werd de beste batch kroketjes bepaald. 5.3.2 Op grote schaal De productie vond plaats in de pilootfabriek „FoodPilot‟ van het ILVO. Bijlage IV geeft een visueel overzicht weer van de verschillende processtappen die werden uitgevoerd voor het bereiden van de preikroketten op grote schaal. Vooraf werden 40 kg bloemende aardappelen geschild, waarvan 10 kg aan afval werd bekomen. De aardappelen werden in 16 minuten gaargekookt in een kookketel (Firex, Sedico, Italië) op 100 °C. De verhitting vond indirect plaats via stoom in de dubbele wand van de kookketel. Na het koken werd het water afgegoten en uitgedampt. Via plastieken bakken werden de gekookte aardappelen overgebracht naar de cutter (Seydelmann via Dirk Latré bvba, Diksmuide, België) waar ze werden fijngemaakt tot een gladde puree. Hierbij werden ook 36 eieren toegevoegd, 1500 g verse boter, nootmuskaat, zout, peper en 3% preipoeder ofwel 900 g. Dit alles werd gemengd in de cutter tot een homogene puree. Daarna werd de puree afgevuld in plastieken emmers op ijs en direct in de koelcel geplaatst bij 4 °C. De puree bleef een nachtje in de koelcel om zo een betere consistentie te krijgen. Het vormen van de kroketten gebeurde met een vormmachine (Ø vormopening: 3 cm) (Vermag, Verden, Duitsland). Daarbij werd de puree gevormd tot een lange worst en telkens afgesneden na ± 5 cm. De kroketten werden bebloemd en door ei en paneermeel gehaald, waarna ze in de koeling werden gezet (4 °C). Na enkele dagen werden ze goudbruin gebakken en op hun organoleptische eigenschappen beoordeeld.
70
RESULTATEN EN DISCUSSIE
Resultaten en discussie
71
RESULTATEN EN DISCUSSIE
1
Analyse van zwavelverbindingen in functie van de genetische diversiteit van prei en verwante soorten
De zwavelverbindingen, isoalliin en methiin zijn de voornaamste ACSO‟s in prei. Ze werden onderzocht in functie van genetische diversiteit van prei. Hierbij werden de witte schacht en de groene bladeren apart geanalyseerd. De gehaltes aan isoalliin en methiin werden ook vergeleken met enkele verwante soorten van de preifamilie. Figuur 26 en 27 geven het resultaat weer van de gehaltes aan isoalliin en methiin in de witte schacht en de groene bladeren, respectievelijk. Algemeen is het bereik voor de gehaltes aan isoalliin en methiin in de witte schacht en de groene bladeren, respectievelijk 14,6 – 53,18 en 6,77 – 44,90 mg/g DG en 2,49 – 15,52 en 1,24 – 10,35 mg/g DG. Dit betekent dat isoalliin het meest vertegenwoordigd is in prei, zoals ook vermeld in de literatuur (Lundegardh et al., 2008). Allium-soorten bevatten 1 – 5% drooggewicht aan S-alk(en)yl cysteïne zwaveloxiden wat er op wijst dat zij een grote rol spelen in de biologische activiteit in de plant. Ze dienen aan de ene kant voor de bescherming tegen ziekten en ongedierte en aan de andere kant voor koolstof-, stikstof- en zwavelopslag en transport in de plant (Jones et al., 2004 ; Benkeblia & Lanzotti, 2007). Zoals blijkt uit figuur 27, is de hoeveelheid aan methiin voor elke cultivar groter in de witte schacht dan in de groene bladeren. Dezelfde tendens is op te merken voor isoalliin (figuur 26), waarbij in 25 van de 31 cultivars een hogere hoeveelheid aan isoalliin is vastgesteld in de witte schacht. Hieruit kan geconcludeerd worden dat de organische zwavelverbindingen vooral voorkomen in het witte deel van de prei. Dit is waarschijnlijk te wijten aan het feit dat de zwavel uit de grond wordt opgenomen via de wortel, waardoor die eerst in de witte schacht terecht komen (van den Broek, 2001). Als het onderscheid gemaakt wordt tussen zomer-, herfst- en wintertypes, wordt opgemerkt dat de wintertypes het best scoren, zowel voor methiin als voor isoalliin. Dit is ook zo voor de som van methiin en isoalliin. In de gehele prei, wit en groen samen, bevatten de zomer-, herfst- en wintertypes, respectievelijk 49,99 ; 65,11 en 84,97 mg ACSO‟s/g DG.
72
RESULTATEN EN DISCUSSIE De lagere temperaturen bij de wintertypes zorgen ervoor dat het grondwater en het water in de prei minder mobiel is, waardoor de zwavelverbindingen minder doorheen de plant worden getransporteerd. Dit kan verklaren waarom de gehaltes aan methiin in de witte schacht en de groene bladeren het meest van elkaar verschillen in de wintertypes (Rabinowitch & Currah, 2002; Jones et al., 2004). De gemiddelde temperaturen die werden opgetekend door het Koninklijk Metereologisch Instituut (KMI) voor de oogstmaanden september 2009, oktober/november 2009 en december 2009/januari 2010 zijn respectievelijk 15,8; 10,5 en 1,5 °C. Deze temperaturen worden gelinkt aan de zomertypes, de herfsttypes en de wintertypes. Het aantal uren zonneschijn was het laagst in de oogstmaanden december 2009 en januari 2010, dus voor de wintertypes (KMI, 2009). Lage temperaturen en minder zonlicht zorgen voor een stresssituatie bij de plant, waardoor deze in reactie hierop meer zwavelverbindingen zal aanmaken (Jones et al., 2004). De omgevingstemperatuur bij verwerking, dus bij het versnijden, is hoger in de zomer, waardoor een groter deel van de vluchtige ACSO‟s verloren gaat en dus niet meer beschikbaar zijn voor detectie. Op het vlak van genetische diversiteit scoren de telerselecties en de F1 hybriden het hoogst aan zwavelverbindingen, gevolgd door de oude cultivars en de zaadvaste cultivars als laatste. In de groep van de F1 hybriden bevat de cultivar Apollo 1 het hoogste gehalte aan methiin zowel in de witte schacht als in de groene bladeren. De cultivars Coolidge F1, Harston F1 en Kenton F1 bevatten dan weer veel isoalliin in zowel het witte al het groene deel van de prei. De voorgenoemde cultivars zijn allen wintertypes. Pretan F1 is een herfsttype die veel methiin en isoalliin heeft in zowel de witte schacht als de groene bladeren. Bij de telerselecties is het hoogste gehalte aan isoalliin in de witte schacht terug te vinden bij de cultivar Uyterhoeven, gevolgd door Engels en Musselburgh. De zaadvaste cultivar Artico heeft het hoogste gehalte aan ACSO‟s in de gehele prei, gevolgd door de cultivars Alcazar en Uyterhoeven. Artico, die een wintertype is, heeft ook de grootste hoeveelheid aan isoalliin in de witte schacht in vergelijking met alle cultivars. Varna, eveneens een zaadvaste cultivar, heeft de op één na laagste hoeveelheid aan methiin in de witte schacht en de laagste hoeveelheid aan methiin in de groene bladeren. Een andere zaadvaste cultivar, Electra, bevat het laagste gehalte aan isoalliin in zowel het witte als het groene deel van de prei. Varna is een zomertype en Electra is een herfsttype. Alcazar, een herfsttype, is de best scorende oude cultivar, gevolgd door Toledo. De cultivar bevat ook de tweede grootste hoeveelheid aan isoalliin in de witte schacht.
73
RESULTATEN EN DISCUSSIE
Zomertypes
Herfsttypes
Figuur 26: Gehaltes aan isoalliin in functie van genetsische diversiteit (
Wintertypes
witte schacht,
groene bladeren).
74
RESULTATEN EN DISCUSSIE
Zomertypes
Herfsttypes
Figuur 27: Gehaltes aan methiin in functie van genetische diversiteit (
Wintertypes
witte schacht,
groene bladeren).
75
RESULTATEN EN DISCUSSIE Prei (Allium ampeloprasum var. porrum) werd ook vergeleken met enkele verwante soorten: Egyptische prei (Allium ampeloprasum var. kurrat), rode ui (Allium cepa (red creole)), witte ui (Allium cepa), stengelui (Allium fistulosum), bieslook (Allium schoenoprasum), sjalot (Allium ascalonicum) en Chinese prei (Allium odorum). De gehaltes aan isoalliin en methiin worden weergegeven in figuur 28 en 29 respectievelijk. De waarden van de verwante soorten worden vergeleken met de gemiddelde waarden voor prei. De sjalot heeft geen groene bladeren, waardoor geen staal beschikbaar was voor het groene deel.
*
Figuur 28: Gehaltes aan isoalliin in verwante soorten ( (*) geen staal beschikbaar.
witte schacht,
groene bladeren).
Uit figuur 28 blijkt dat de Chinese prei (Allium odorum) de laagste hoeveelheid aan isoalliin heeft, zowel in de witte schacht als in de groene bladeren. Omgekeerd kan vastgesteld worden uit figuur 29 dat de Chinese prei en de Egyptische prei (Allium ampeloprasum var. kurrat) opvallend grotere hoeveelheden aan methiin bevatten dan bijvoorbeeld prei. Alle verwante soorten bevatten meer isoalliin dan methiin, behalve Chinese prei en de sjalot die meer methiin dan isoalliin bevatten. 76
RESULTATEN EN DISCUSSIE De ACSO‟s (zowel methiin als isoalliin) in witte ui, stengelui (Allium fistulosum), bieslook (Allium schoenoprasum), sjalot en Chinese prei, komen vooral voor in het witte gedeelte van de plant, zoals bij prei. Bij de Egyptische prei en de rode ui komen de zwavelverbindingen vooral voor in het groene gedeelte. Qua gehaltes aan zwavelverbindingen situeert prei zich op ongeveer dezelfde hoogte als de rode ui, de stengelui en bieslook. Uit de literatuur blijkt dat prei een hoger gehalte aan isoalliin bevat dan de witte ui (Yamazaki et al., 2010). In tegenstelling tot diezelfde literatuur bevat de witte ui wel minder methiin dan prei. De rode ui bevat daarentegen wel meer methiin en isoalliin dan prei in de groene bladeren. Een verklaring kan zijn dat er hier gewerkt wordt met gemiddelde waarden van methiin en isoalliin in prei.
*
Figuur 29: Gehaltes aan methiin in verwante soorten ( (*) geen staal beschikbaar.
witte schacht,
groene bladeren).
77
RESULTATEN EN DISCUSSIE
2
Analyse van zwavelverbindingen in functie van oogsttijdstip van prei
De zwavelverbindingen werden vervolgens ook geanalyseerd op vier oogsttijdstippen in het preiseizoen: september, november, januari en eind februari/begin maart. Er werden 9 preicultivars onderzocht tijdens het oogstjaar 2010 – 2011. De cultivars zijn allen F1 hybriden om de factor van de genetische diversiteit uit te sluiten. De gehaltes aan isoalliin en methiin in de witte schacht zijn weergegeven in figuur 30 en 31, respectievelijk. De resultaten van isoalliin en methiin in de groene bladeren zijn terug te vinden in figuur 32 en 33, respectievelijk. Er was onvoldoende staal van de groene bladeren voor oogsttijdstip september, waardoor een vergelijking met de andere oogstperiodes moeilijker is. Uit figuur 30, 31, 32 en 33 blijkt dat de herfsttypes hier het best naar voor komen naar zwavelgehaltes toe, terwijl dit bij de resultaten van de genetische diversiteit de wintertypes waren. Voor het grootste deel van de cultivars wordt opgemerkt dat de gehaltes aan isoalliin, in de witte schacht, bij oogst in september significant hoger zijn dan bij oogst in november en januari. Voor methiin hebben zes van de 9 cultivars significant hogere gehaltes bij oogst in september in vergelijking met de oogst in november. In de oogstperiode maart wordt er voor 4 van de 9 cultivars significant meer methiin en isoalliin gevonden in de witte schacht dan in de periode november. Als de oogsttijdstippen september en maart met elkaar vergeleken worden, zijn de gehaltes aan isoalliin in de witte schacht, voor 4 van de 9 cultivars, bij oogst in september significant hoger dan bij de oogst in februari/maart. In de groene bladeren lijken isoalliin en methiin het meest vertegenwoordigd te zijn bij de oogst in maart. Dit is echter voor slechts enkele cultivars significant verschillend met het oogsttijdstip in november. Bij de meeste cultivars scoort het oogsttijdstip november laag naar ACSO‟s toe, gevolgd door de oogst in januari. Bij de groene bladeren is er geen duidelijke trend te onderscheiden, vanwege weinig significante verschillen tussen de oogsttijdstippen. De gegevens voor de zwavelverbindingen van de oogst in september ontbreken grotendeels, waardoor men voor de groene bladeren voorzichtig moet zijn met het trekken van besluiten. Een verklaring voor de lagere waarden aan zwavelverbindingen bij de oogst in november is te vinden in de temperatuur en het aantal uren zonneschijn. Volgens gegevens van het KMI (2010) zijn de gemiddelde temperaturen in de oogstmaanden september, november, januari en februari van het jaar 2010 respectievelijk, 14,2; 6,1; 4,0 en 5,4 °C. Het aantal zonne-uren was het hoogst in de maand september (142,7 u) en het laagst in de maand november (23,8 u).
78
RESULTATEN EN DISCUSSIE De lage temperaturen in november maakt de prei gevoeliger voor aantasting door ziekten en zal daarom meer zwavelverbindingen aanmaken en verbruiken om zich hiertegen te verdedigen (Jones et al., 2004), zoals reeds vermeld bij de genetische diversiteit. Bij hogere temperaturen verlopen biosynthetische reacties sneller, waardoor er meer zwavelverbindingen zullen aangemaakt worden die dienen voor de snelle groei van de jonge plant in september (Rabinowitch & Currah, 2002). Bovendien is de bodem dan nog rijk aan zwavel die verder zal gebruikt worden in biosynthetische reacties in de prei voor de vorming van S-alk(en)yl cysteïne zwaveloxiden (Randle et al., 1995). Er kan hieruit besloten worden dat november de minst goede maand is om te oogsten naar zwavelverbindingen toe in de witte schacht. September komt hier als de beste maand naar voor om te oogsten maar wordt op de voet gevolgd door de oogst in februari/maart.
79
RESULTATEN EN DISCUSSIE
Zomertypes
Wintertypes
Herfsttypes
Figuur 30: Gehaltes aan isoalliin in de witte schacht in functie van oogsttijdstip (
september,
november,
januari,
maart).
80
RESULTATEN EN DISCUSSIE
Zomertypes
Herfsttypes
Figuur 31: Gehaltes aan methiin in de witte schacht in functie van oogsttijdstip (
Wintertypes
september,
november,
januari,
maart).
81
RESULTATEN EN DISCUSSIE
Zomertypes
*
*
Herfsttypes
*
*
Wintertypes
*
Figuur 32: Gehaltes aan isoalliin in de groene bladeren in functie van oogsttijdstip ( (*) geen staal beschikbaar.
*
september,
november,
*
januari,
*
maart).
82
RESULTATEN EN DISCUSSIE
Zomertypes
*
*
Herfsttypes
*
*
Figuur 33: Gehaltes aan methiin in de groene bladeren in functie van oogsttijdstip ( (*) geen staal beschikbaar.
Wintertypes
*
september,
*
november,
*
januari,
*
maart).
83
RESULTATEN EN DISCUSSIE
3
Bioactieve componenten van prei in functie van verwerking
3.1
Bioactieve componenten van prei in functie van droogtechnieken
Deze studie is niet bedoeld om een droogtechniek naar voor te schuiven ten koste van de andere technieken, maar enkel om objectief te kijken naar het effect van de droogmethodes op het behoud van bioactieve componenten. Bij de evaluatie van zowel „Refractance Window‟drogen als luchtdrogen ten opzichte van vriesdrogen, moet een afweging gemaakt worden tussen de (kwaliteits)eisen die aan het product gesteld worden, de droogduur en de financiële kosten. 3.1.1 Vergelijking vriesdrogen – luchtdrogen 3.1.1.1 Antioxidantcapaciteit De resultaten van de ORAC- en DPPH-test voor de vergelijking vriesdrogen-luchtdrogen zijn weergegeven in figuur 34. Uit de resultaten van de ORAC-test blijkt dat de antioxidantcapaciteit hoger is in de groene bladeren dan in de witte schacht, terwijl dit voor de DPPH-test omgekeerd is. a
a b
b c
a
c
b
(a)
(b)
Figuur 34: Antioxidantcapaciteit voor de vergelijking vriesdrogen-luchtdrogen ((a) ORAC, (b) DPPH, luchtdrogen, vriesdrogen). abc dezelfde letter is niet significant verschillend (α = 0,05).
Uit zowel de ORAC-test als de DPPH-test blijkt dat de antioxidantcapaciteit van de groene bladeren hoger is in de luchtgedroogde prei. Enkel voor de witte schacht geeft de ORAC-test een hogere antioxidantcapaciteit voor de gevriesdroogde prei. Deze resultaten komen overeen met de literatuur (Ozgur et al, 2011; Hossain et al., 2010). Een studie op het drogen van kruiden kwam tot de conclusie dat de luchtgedroogde kruiden
84
RESULTATEN EN DISCUSSIE een hogere antioxidantcapaciteit hadden dan vriesdrogen (Hossain et al., 2010). Vriesdrogen zou het weefsel het minst beschadigen, waardoor componenten minder verloren gaan. Dit komt door de lagere temperatuur waarbij vriesdrogen geschiedt. Door de hogere temperatuur bij luchtdrogen treedt er meer schade op aan het celweefsel waardoor de componenten beschikbaar zijn voor detectie. De lagere watergehaltes bij het luchtdrogen zorgen voor enzyme-inactivatie waardoor de componenten minder worden afgebroken. 3.1.1.2 Polyfenolen Figuur 35 geeft de gehaltes weer aan polyfenolen in luchtgedroogde en gevriesdroogde stalen, waarbij de polyfenolen gelijk verdeeld zijn over de witte schacht en de groene bladeren. In de grafiek valt ook hier te zien dat er meer polyfenolen teruggevonden worden in de luchtgedroogde prei dan in de gevriesdroogde prei. Dit kan terug te wijten zijn aan de mindere beschadiging van het celmembraan bij vriesdrogen, waardoor de componenten minder beschikbaar zijn voor detectie.
a
a a a
Figuur 35: Gehaltes aan polyfenolen voor de vergelijking vriesdrogen-luchtdrogen ( luchtdrogen, vriesdrogen). a dezelfde letter is niet significant verschillend (α = 0,05).
De studie van Hossain et al. (2010) geeft nog enkele andere redenen. Door luchtdrogen kunnen de intercellulaire ruimten ineenvallen waardoor er meer fenolen vrijkomen. Het vochtverlies, celwandbeschadiging en een lagere temperatuur kan zorgen voor stress in de plant, die als reactie hierop meer polyfenolen zal produceren. Celwandbeschadiging is vooral het geval bij luchtdrogen, de lage temperatuur bij vriesdrogen. Daarbij komt dat bij luchtdrogen, door de hoge temperatuur, enzymen worden vernietigd of verdwijnen die zouden kunnen zorgen voor de afbraak van polyfenolen. Door de lage temperatuur en het lage vochtgehalte bij vriesdrogen worden deze enzymen geïnactiveerd. Echter bij contact met een vloeistof, en een hogere temperatuur bij analyse, kunnen de enzymen terug geactiveerd worden en polyfenolen gaan afbreken. 85
RESULTATEN EN DISCUSSIE De resultaten zijn hier echter niet significant verschillend. Luchtdrogen is dus een goede techniek in vergelijking met vriesdrogen op het vlak van hittestabiele componenten. De methode heeft ook een lagere kost en een kortere droogperiode dan vriesdrogen. De reconstitutie van luchtgedroogde producten is echter minder goed dan bij gevriesdroogde producten. 3.1.1.3 Zwavelverbindingen Figuur 36 geeft de gehaltes weer aan de twee belangrijkste ACSO‟s in prei, namelijk isoalliin en methiin. In tegenstelling tot de antioxidantcapaciteit en de polyfenolen, waarbij luchtdrogen als betere droogtechniek naar voor kwam, is vriesdrogen hier de techniek bij uitstek op het vlak van behoud aan zwavelverbindingen, zowel voor isoalliin als voor methiin. Het verschil tussen beide droogtechnieken is dan ook sterk significant. b
b
b
b a a a
(a)
a
(b)
Figuur 36: Gehaltes aan methiin (a) en isoalliin (b) voor de vergelijking vriesdrogen-luchtdrogen ( luchtdrogen, vriesdrogen). ab dezelfde letter is niet significant verschillend (α = 0,05).
De verklaring is te vinden in de vluchtigheid van de ACSO‟s. Zoals beschreven in de literatuurstudie (Hoofdstuk 3: punt 2), worden vluchtige zwavelverbindingen gevormd uit de ACSO‟s bij het versnijden van de prei. Bij luchtdrogen zullen deze verbindingen door de hoge temperatuur en door luchtoxidatie verder afgebroken worden, zodat ze niet meer detecteerbaar zijn. Door hun vluchtigheid zullen de componenten ook verwijderd worden met de luchtstroom. De lage temperatuur van het vriesdrogen zal voorkomen dat de zwavelverbindingen zullen vervliegen. De celwand wordt een weinig afgebroken, maar de structuur verandert wel, waardoor de zwavelverbindingen kunnen geëxtraheerd worden voor detectie. Zoals reeds vermeld zullen enzymen die geïnactiveerd werden, na vriesdrogen weer zorgen voor synthese van zwavelverbindingen.
86
RESULTATEN EN DISCUSSIE 3.1.2 Vergelijking vriesdrogen – „Refractance Window‟-drogen 3.1.2.1 Antioxidantcapaciteit De resultaten van de antioxidantcapaciteit, geanalyseerd met behulp van de ORAC- en DPPHtest, zijn terug te vinden in figuur 37. Uit zowel de ORAC-test als de DPPH-test blijkt dat de antioxidantcapaciteit hoger ligt in de gevriesdroogde prei. Deze resultaten zijn echter niet significant verschillend. Enkel bij de DPPH-test is de antioxidantcapaciteit hoger in de groene bladeren van de RW-gedroogde prei. Dit resultaat is wel significant verschillend met het vriesdrogen. a a
a
a
b
a a
(a)
(a)
Figuur 37: Antioxidantcapaciteit voor de vergelijking vriesdrogen-RW-drogen ((a) ORAC, (b) DPPH, RW-drogen, vriesdrogen). abc dezelfde letter is niet significant verschillend (α = 0,05).
Een studie op asperges door Nindo et al. (2003) vond dat RW-drogen beter de antioxidantcapaciteit behoud dan vriesdrogen, maar vond dit ook niet significant verschillend van elkaar, net zoals in deze resultaten. Een andere studie door Abonyi et al. (2002) op wortelen bevestigt deze bevindingen. Er kan dus gesteld worden dat RW-drogen vergelijkbaar is met vriesdrogen naar antioxidantcapaciteit toe. De hogere producttemperatuur (70 à 80 °C) bij RW-drogen dan bij vriesdrogen kan verklaren waarom vriesdrogen hier nog net iets beter scoort.
87
RESULTATEN EN DISCUSSIE 3.1.2.2 Polyfenolen Net zoals bij de antioxidantcapacteit is het gehalte aan polyfenolen hoger in de gevriesdroogde prei, maar dit is ook niet significant verschillend (figuur 38). Er kan besloten worden dat RW-drogen minstens een even goede techniek is als vriesdrogen.
a
a
a
a
Figuur 38: Gehaltes aan polyfenolen voor de vergelijking vriesdrogen-RW-drogen ( RW-drogen, vriesdrogen). a dezelfde letter is niet significant verschillend (α = 0,05).
De goede resultaten van de RW-techniek zijn te wijten aan de korte droogtijden (2 – 6 minuten), de relatief lage producttemperaturen en ook de dunne laag aan product die aangebracht wordt op de band. Het verschil met luchtdrogen is dat RW-drogen veel minder gevoelig is aan luchtoxidatie. Dit wordt vermeden door de snelle verdamping van water uit het product. De hoge lokale dampdruk boven het product zorgt voor een lage partiële zuurstofdruk m.a.w. de zuurstof wordt weggehouden van het voedingsmiddel. Het grootste vochtverlies treedt al op tijdens de eerste minuut van het RW-drogen. Er komen meer polyfenolen vrij om dezelfde redenen die genoemd werden bij luchtdrogen. Bij RW-drogen zullen ze minder afgebroken worden door luchtoxidatie.
88
RESULTATEN EN DISCUSSIE 3.1.2.3 Zwavelverbindingen In figuur 39 is het gehalte aan methiin weergegeven in zowel RW-gedroogde als gevriesdroogde preistalen. In tegenstelling tot de antioxidantcapaciteit en de polyfenolen wordt er meer methiin gedetecteerd na RW-drogen. Dit is enkel significant verschillend van vriesdrogen voor de witte schacht. Voor de groene bladeren is het resultaat niet significant verschillend, maar dit is minder belangrijk aangezien de zwavelverbindingen voornamelijk voorkomen in de witte schacht.
a b
c
c
Figuur 39: Gehalte aan methiin voor de vergelijking vriesdrogen-RW-drogen ( RW-drogen vriesdrogen). abc dezelfde letter is niet significant verschillend (α = 0,05).
De prei is door beide technieken weinig onderhevig aan luchtoxidatie. Door de lage temperaturen bij vriesdrogen blijven de zwavelverbindingen beter bewaard. Ook de enzymen die het vluchtige allicine kunnen vormen, zijn geïnactiveerd maar blijven aanwezig. Als het product daarna terug in warme temperaturen terecht komt, zal methiin omgezet worden naar vluchtige verbindingen. De verklaring voor de goede resultaten van RW-drogen is te vinden in o.a. de korte droogtijd. Bij RW-drogen verdampt het vocht snel uit het product, zoals reeds vermeld bij de polyfenolen. Voorafgaand aan het RW-drogen wordt het product wel verwerkt tot een brij, waardoor veel componenten vrijkomen vanwege die celschade. Echter door de snelle verdamping van het vocht, worden de zwavelverbindingen gefixeerd in het product. De enzymen om de zwavelverbindingen af te breken tot vluchtige verbindingen worden door de hoge temperaturen ook gedenatureerd. Door de langere droogtijd bij het vriesdrogen hebben de componenten meer kans om afgebroken te worden.
89
RESULTATEN EN DISCUSSIE
3.2
Antioxidantcapaciteit van prei in functie van bereidingstechnieken
3.2.1 Droog materiaal 3.2.1.1 Blancheren/Koken In figuur 40 en 41 zijn de resultaten weergegeven van de antioxidantcapaciteit (ORAC) in de witte schacht en de groene bladeren van prei, respectievelijk. De antioxidantcapaciteit werd telkens geanalyseerd na versnijden (blanco), blancheren en 10, 20, 40 en 60 minuten koken. Het experiment werd nogmaals uitgevoerd op een ander moment. De grafiek voor de witte schacht vertoont voor zowel experiment 1 als voor experiment 2 een gelijklopende curve. Bij experiment 1 zijn nergens significante verschillen aangetoond. Bij experiment 2 is een significant hogere antioxidantcapaciteit gevonden na 60 minuten koken ten opzichte van de capaciteit na 10 minuten koken.
Figuur 40: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van koken/blancheren op droog materiaal van de witte schacht ( experiment 1, experiment 2).
Na blancheren wordt een lagere antioxidantcapaciteit vastgesteld. Dit komt doordat de ACSO‟s afgebroken worden of overgaan in vluchtige verbindingen waardoor deze niet meer gedetecteerd kunnen worden. De organische zwavelverbindingen dragen bij tot de antioxidantcapaciteit, net zoals ascorbinezuur (Roy et al., 2007). Ascorbinezuur is zeer gevoelig aan afbraak door hitte en zal hierdoor ook zorgen voor een lagere antioxidantcapaciteit na blancheren (Goddyn et al., 2006). Blancheren zal enzymen inactiveren zoals polyfenoloxidase en ascorbinezuuroxidase (Kalt, 2005), zodat deze componenten minder worden afgebroken. De invloed van luchtoxidatie is bij blancheren en koken minimaal, zowel voor de witte schacht als de groene bladeren, omdat de prei zich onder water bevindt afgesloten van lucht (McGee, 2004). Na 10 minuten koken van de witte schacht is 9% (experiment 1) en bijna 20% (experiment 2) van de antioxidantcapaciteit verloren gegaan ten opzichte van de blanco. 90
RESULTATEN EN DISCUSSIE In de literatuur werd bij knoflook een verlies vastgesteld van 42,6% en bij de rode en witte ui bijna 10% na 10 minuten koken (Gorinstein et al., 2009). Ook Lombard et al. (2005) vond na 5 minuten koken van uien een daling in quercitine-concentratie van 18%. Quercitine is een belangrijk flavonol in Allium-soorten. Een andere studie op prei gaf een daling van 20% in antioxidantcapaciteit aan na 5 minuten koken en een daling van meer dan 35% aan totaal fenolengehalte (Turkmen et al., 2005). In dit experiment is na 60 minuten koken een stijging van de antioxidantcapaciteit op te merken van bijna 11% (experiment 1) en een significante stijging van bijna 27% (experiment 2), in vergelijking met de antioxidantcapaciteit na 10 minuten koken. Voor deze stijging zijn in de literatuur verschillende redenen terug te vinden. Een eerste verklaring is dat het celweefsel door de verhitting zachter wordt en meer doorlaatbaar, waardoor de componenten beter beschikbaar zijn voor detectie (Puupponen-Pimiä et al., 2003). Een andere studie op Allium-soorten, waaronder prei, liet de groenten koken gedurende 30 en 60 minuten. Er werd een verhoogde antioxidantcapaciteit gevonden na zowel 30 en 60 minuten ten opzichte van het rauw materiaal. Dit komt door de vorming van componenten met een hoge antioxidantcapaciteit, vanwege de hittebehandeling (Roy et al, 2007).
91
RESULTATEN EN DISCUSSIE Bij de curve voor de groene bladeren (figuur 41) wordt, afgezien van de blanco, een zelfde tendens opgetekend in antioxidantcapaciteit voor beide experimenten. Na blancheren in experiment 1 wordt een significant hogere waarde bekomen in vergelijking met de blanco en na 10 en 20 minuten koken. Voor experiment 2 is blancheren enkel significant hoger met 10 en 20 minuten koken. In beide experimenten wordt een significant hogere antioxidantcapaciteit bekomen na 60 minuten koken ten opzichte van 10 en 20 minuten koken. Bijkomend in experiment 1 is de antioxidantcapaciteit ook significant hoger in vergelijking met de blanco en na 40 minuten koken.
Figuur 41: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van koken/blancheren op droog materiaal van de groene bladeren ( experiment 1, experiment 2).
De polyfenolen en andere antioxidanten zijn stabieler dan de organische zwavelverbindingen. Daardoor werd voor de blanco in beide experimenten dezelfde antioxidantcapaciteit gevonden, in tegenstelling tot de witte schacht. Na blancheren wordt in experiment 1 een significant hogere antioxidantcapaciteit gedetecteerd (16%) omdat het celweefsel door verhitting meer doorlaatbaar wordt voor de componenten (Puupponen-Pimiä et al., 2003). Na 60 minuten koken werd ook voor de groene bladeren in experiment 1 en 2 een significant hogere antioxidantcapaciteit (resp. 14 en 10%) opgetekend in vergelijking met 10 minuten koken. De verklaring is hier dezelfde als bij de witte schacht. Door de hittebehandeling worden componenten gevormd met een hoge antioxidantcapaciteit o.a. door de vorming van Maillard-producten. Deze bruinkleurige componenten zouden volgens de studie een hoge antioxidantcapaciteit hebben (Roy et al., 2007). Tijdens de analyse in het laboratorium op het ILVO werd opgemerkt dat de stalen een bruinere kleur hadden naarmate de kooktijd langer was. Deze kleurverandering is ook deels te wijten aan de substitutie van het Mg-atoom door een waterstofatoom in de kern van de chlorofylmolecule. Dit resulteert in de vorming van grijsgroene en geelachtige kleuren (McGee, 2004).
92
RESULTATEN EN DISCUSSIE Chlorofyl-a en chlorofyl-b worden tijdens het koken omgezet in hun derivaten feofytine a en b, respectievelijk. De antioxidantcapaciteit van deze derivaten is vergelijkbaar met de chlorofylmoleculen zodat dit geen invloed heeft op het resultaat (Turkmen et al., 2006). 3.2.1.2 Stomen Figuur 42 en 43 geven de resultaten weer van de antioxidantcapaciteit in functie van stomen na verschillende tijdstippen voor de witte schacht en de groene bladeren, respectievelijk. Bij experiment 1 op de witte schacht, is de antioxidantcapaciteit na 10 en 20 minuten stomen significant verschillend van elkaar. Na 20 minuten stomen bij experiment 2 wordt een significant hogere antioxidantcapaciteit vastgesteld in vergelijking met de rest van de meettijdstippen en de blanco. Stomen van de witte schacht gedurende 30 minuten is in experiment 2 dan weer niet significant verschillend met de blanco.
Figuur 42: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van stomen op droog materiaal van de witte schacht ( experiment 1, experiment 2).
Bij de curve van de witte schacht hebben de twee experimenten een verschillend verloop. In experiment 2 wordt na 20 minuten stomen een significant hogere antioxidantcapaciteit gevonden (15,3%) ten opzichte van 10 minuten stomen, terwijl in experiment 1 een significant lagere antioxidantcapaciteit (15,2%) wordt gevonden in vergelijking met 10 minuten stomen. Er is wel in beide experimenten een stijging in antioxidantcapaciteit waar te nemen na 10 minuten stomen in vergelijking met het rauw materiaal. Stomen geschied bij een hogere temperatuur dan koken. Dit kan zorgen voor een grotere doorlaatbaarheid van de componenten door het celweefsel waardoor die beter gedetecteerd worden. De hogere temperatuur zorgt voor een snelle inactivatie van enzymen, waardoor ACSO‟s minder kans hebben om over te gaan in vluchtige verbindingen, dit in tegenstelling tot het koken waarbij ze wel verloren gaan. 93
RESULTATEN EN DISCUSSIE Ook de enzymen polyfenoloxidase en ascorbinezuuroxidase worden geïnactiveerd, waardoor ze geen kans krijgen om componenten af te breken. Te lang stomen bij deze hoge temperatuur zal afbraak van verbindingen toch teweeg brengen, waardoor ze niet meer gedetecteerd kunnen worden. De groente is bij stomen meer onderhevig aan luchtoxidatie dan bij koken, maar door de kortere gaartijden wordt dit effect teniet gedaan. De prei komt niet in direct contact met het stoomwater, waardoor minder componenten zullen gaan uitlekken (Kalt, 2005). Bij een studie op de antioxidantcapaciteit en het totaal fenolengehalte van groenten, waaronder prei werden de voedingsmiddelen gekookt gedurende 5 minuten en gestoomd gedurende 7,5 minuten. Het verlies aan polyfenolen is groter na koken (36%) dan na stomen (15%). In diezelfde studie was een verlaging van de antioxidantcapaciteit met 20% waar te nemen na koken en een verhoging van de antioxidantcapaciteit met 20% na stomen (Turkmen et al., 2005). Dit komt overeen met de resultaten uit figuur 42, waarbij een stijging werd opgemerkt van 7,6 en 14,7% voor experiment 1 en 2, respectievelijk. Het stomen van de groene bladeren (figuur 43) geeft in beide experimenten een significant lagere antioxidantcapaciteit van de blanco ten opzichte van de andere meettijdstippen, dus ook na 30 minuten stomen. Tien minuten stomen bij experiment 1 geeft dan weer significant hogere waarden in vergelijking met de andere meetmomenten. In experiment 2 wordt dit ook vastgesteld, behalve na 30 minuten stomen.
Figuur 43: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van stomen op droog materiaal van de groene bladeren ( experiment 1, experiment 2).
De grafieken van beide experimenten zijn gelijklopend en de waarde van de blanco is voor beiden dezelfde, in tegenstelling tot de witte schacht. Dit werd ook vastgesteld bij de blanco‟s van het koken en blancheren. Er is een significante stijging van de antioxidantcapaciteit in beide experimenten na 30 minuten stomen van 15% ten opzichte van de blanco. De verklaring voor deze trend is dezelfde als voor het koken en blancheren van de groene bladeren. 94
RESULTATEN EN DISCUSSIE Opmerking: Na 60 minuten koken of 30 minuten stomen van de witte schacht wordt voor beide technieken eenzelfde eindwaarde gevonden van ongeveer 70 µmol TE/g DG, voor de groene bladeren is dit een eindwaarde van 120 µmol TE/g DG. Op het eerste zicht zou er dus geen verschil zijn tussen beide bereidingstechnieken. De gaartijd moet hier echter in acht genomen worden. Een studie op de antioxidantcapaciteit van groenten zegt dat het koken van prei een gaartijd nodig heeft van 15 minuten voor het koken en voor het stomen van de prei slechts 3 minuten (Jiménez-Monreal et al., 2009). Door de hoge temperatuur en warmteoverdracht bij stomen, zijn de gaartijden sterk ingekort (McGee, 2004; van Blommestein, van Eijndhoven & van Mil, 2004). In figuur 40 en 41 is na 10 minuten koken een daling in antioxidantcapaciteit waargenomen. Deze stijgt terug significant na 60 minuten koken. In de praktijk zal prei echter niet zo lang gekookt worden. Omgekeerd is in figuur 42 en 43 voor het stomen van prei een stijging waar te nemen in antioxidantcapaciteit na 10 minuten. In de praktijk moet prei zelfs niet zo lang gestoomd worden. Op basis van realistische kook- en stoomtijden voor prei, kan besloten worden dat stomen een betere bereidingstechniek is naar antioxidantcapaciteit toe.
95
RESULTATEN EN DISCUSSIE 3.2.2 Bereidingsvocht 3.2.2.1 Blancheren/Koken Op elk meettijdstip werd ook een staal genomen van het bereidingsvocht. Zo wordt er zicht verkregen op het verlies aan antioxidantcapaciteit in het water. Hoe hoger de waarde, hoe meer verlies dus opgetreden is. Figuur 44 en 45 geven de resultaten weer van de antioxidantcapaciteit in het bereidingsvocht op verschillende ogenblikken bij de witte schacht en de groene bladeren, respectievelijk. Zoals blijkt uit figuur 44 is er geen verlies aan antioxidantcapaciteit gedetecteerd in het blancheerwater van de witte schacht. Bij experiment 1 is na 10 minuten koken een significant lager verlies aan antioxidantcapaciteit in het kookwater waar te nemen ten opzichte van de capaciteit na 40 en 60 minuten koken. In experiment 2 zijn alle meetwaarden significant verschillend van elkaar, behalve tussen 10 en 60 minuten koken.
Figuur 44: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van koken/blancheren op bereidingsvocht van de witte schacht ( experiment 1, experiment 2).
Deze minimale verliezen in het blancheerwater van de witte schacht worden ook gevonden door Gorinstein et al. (2009). De curven van beide experimenten vertonen een gelijkaardige trend. Ascorbinezuur en polyfenolen zijn oplosbaar in water en zijn daarom gevoeliger om uit te lekken in het kookwater (Kalt, 2005). Hoe langer de prei gekookt wordt, hoe zachter ook de celwand wordt, dus hoe meer componenten uit de cel zullen migreren in het water. De daling in antioxidantcapaciteit na 60 minuten koken is te wijten aan enerzijds de degradatie van de componenten en anderzijds de vluchtigheid (Jiménez-Monreal et al., 2009). Hierdoor zal een lagere antioxidantcapaciteit gedetecteerd worden.
96
RESULTATEN EN DISCUSSIE Figuur 45 geeft aan dat er wel een verlies aan antioxidantcapaciteit is opgetreden in het blancheerwater van de groene bladeren. In experiment 1 is dit verlies significant lager in vergelijking met de rest van de meetwaarden. Verder zijn er significant hogere verliezen vastgesteld na 60 minuten koken ten opzichte van 10 en 40 minuten koken. Bij experiment 2 zijn ook significant hogere verliezen waar te nemen na 60 minuten koken, in dit geval in vergelijking met alle andere meetmomenten. Ook in experiment 2 zijn significant lagere verliezen opgetekend in het blancheerwater ten opzichte van de rest van de meetwaarden behalve na 10 minuten koken.
Figuur 45: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van koken/blancheren op bereidingsvocht van de groene bladeren ( experiment 1, experiment 2).
De curven van beide experimenten gaan in gelijkaardige, stijgende lijn. De reden voor de kleine verliezen in het blancheerwater is te wijten aan het verlies aan ascorbinezuur, dat vooral voorkomt in de groene bladeren. Een studie op groenten vond een daling van 20-30% in antioxidantcapaciteit na blancheren (Puupponen-Pimiä et al., 2003). De bioactieve componenten in de groene bladeren zijn hitte-stabieler en vertonen daarom nog een stijging van de antioxidantcapaciteit in het kookwater na 60 minuten (Murcia et al., 2009). De stijging in antioxidantcapaciteit is ook hier te wijten aan het zachter worden van de celwand en de oplosbaarheid van de componenten (Kalt, 2005; Jiménez-Monreal et al., 2009). Na verloop van tijd kunnen op die manier ook de chlorofylmoleculen in het kookwater terecht komen (de Geeter, 2001). Deze groene chlorofylmoleculen kunnen bijdragen aan de antioxidantcapaciteit (Turkmen et al., 2006). De pectinemoleculen in het kookwater kunnen reageren met opgeloste eiwitten en zo Maillard-producten vormen die bijdragen tot de verhoging van de antioxidantcapaciteit (Jiménez-Monreal et al., 2009; Roy et al., 2007).
97
RESULTATEN EN DISCUSSIE 3.2.2.2 Stomen In figuur 46 en 47 is de antioxidantcapaciteit weergegeven in het stoomvocht op verschillende meettijdstippen van de witte schacht en de groene bladeren, respectievelijk. Er was onvoldoende staal beschikbaar na 30 minuten stomen van de witte schacht. Zoals blijkt uit figuur 46 is er weinig verlies aan antioxidantcapaciteit opgetreden in het stoomvocht van de witte schacht na 10 minuten. Na 20 minuten stomen is duidelijk een hoger verlies aan antioxidantcapaciteit vastgesteld. Dit is significant verschillend van elkaar.
Figuur 46: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van stomen op bereidingsvocht van de witte schacht ( experiment 1).
Er is een klein verlies aan antioxidantcapaciteit opgetreden in het stoomwater van de witte schacht na 10 minuten, vergelijkbaar met de verliezen na 10 minuten koken. In de praktijk moet prei iets langer gekookt of iets minder lang gestoomd worden. Dit feit zorgt ervoor dat de verliezen het stoomwater minimaal blijven en de verliezen in het kookwater nog iets zullen stijgen. Dit maakt dat stomen een betere bereidingstechniek is naar verlies van antioxidantcapaciteit in het bereidingsvocht. Bij stomen na 20 minuten werd een zeer hoog verlies aan antioxidantcapaciteit waargenomen. Dit wordt niet in rekening gebracht omdat prei in de realiteit nooit zo lang gestoomd wordt.
98
RESULTATEN EN DISCUSSIE Figuur 47 geeft voor beide experimenten een stijgende curve weer voor de groene bladeren. Er valt op te merken dat meer verlies aan antioxidantcapaciteit voorkomt, naarmate langer gestoomd wordt. In experiment 1 is een hoger significant verlies aan antioxidantcapaciteit vastgesteld na 30 minuten stomen in vergelijking met het stoomwater na 10 minuten. Experiment 2 geeft tussen alle meetwaarden significante verschillen aan.
Figuur 47: Antioxidantcapaciteit (ORAC) in functie van stomen op bereidingsvocht van de groene bladeren ( experiment 1, experiment 2).
De verklaringen voor deze stijgende curve zijn grotendeels dezelfde als voor kookvocht van de groene bladeren. Het enige verschil is dat het voedingsmiddel hier niet in direct contact komt met het water, waardoor er minder kans is op verliezen via deze weg. Het stomen geschied echter in een gesloten pot, waardoor de componenten uiteindelijk toch in contact komen met het water. De hittestabiliteit van de bioactieve componenten in de groene bladeren zorgen daarom nog voor een stijging van de antioxidantcapaciteit in het stoomwater na 30 minuten (Murcia et al., 2009). Zoals reeds vermeld moet prei minder lang stomen en iets langer koken dan 10 minuten, waardoor stomen hier als beste techniek naar voor komt op vlak van verliezen in antioxidantcapaciteit in het bereidingsvocht.
99
RESULTATEN EN DISCUSSIE
3.3
Analyse van (instant)soep(en) op de inhoud aan bioactieve componenten
3.3.1 Antioxidantcapaciteit Figuur 48 en 49 geven resultaten van de antioxidantcapaciteit weer in de verschillende soepen, geanalyseerd met de ORAC- en DPPH-test, respectievelijk.
Figuur 48: Antioxidantcapaciteit van (instant)soep(en) (ORAC-test).
Zowel bij de ORAC-test als de DPPH-test, heeft de verse preisoep de hoogste antioxidantcapaciteit. Bij de DPPH-test steekt die zelfs hoog boven de instantsoepen uit.
Figuur 49: Antioxidantcapaciteit van (instant)soep(en) (DPPH-test).
100
RESULTATEN EN DISCUSSIE 3.3.2 Totale fenolen Indien gekeken wordt naar de polyfenolen (figuur 50), kan ook hier opgemerkt worden dat de verse preisoep een hoger gehalte heeft aan polyfenolen ten opzichte van de instantsoepen.
Figuur 50: Gehalte aan totale fenolen van (instant)soep(en).
3.3.3 Zwavelverbindingen Daarnaast werden de organische zwavelverbindingen onderzocht, met name methiin en isoalliin. De vier (instant)soep(en) werden gevriesdroogd. Uit het experiment op de verschillende droogtechnieken bleek dat vriesdrogen als beste techniek naar voor kwam, op het vlak van zwavelverbindingen. Dit is te zien in figuur 51 waarin de vier soepen een gelijkaardige hoeveelheid methiin bevatten.
Figuur 51: Gehalte aan methiin van (instant)soep(en).
101
RESULTATEN EN DISCUSSIE Figuur 52 geeft de resultaten weer van het gehalte aan isoalliin in de (instant)soep(en). In tegenstelling tot methiin, is het gehalte aan isoalliin in de instantsoepen zeer laag tot zelfs niet gedetecteerd. In de verse preisoep is wel een redelijke hoeveelheid isoalliin teruggevonden.
nd
nd
Figuur 52: Gehalte aan isoalliin van (instant)soep(en). nd = niet gedetecteerd.
Besluit: Hier wordt nogmaals bevestigd dat vriesdrogen een goede techniek is naar zwavelverbindingen toe en dan vooral methiin. Een verse preisoep komt het beste naar voor als het gaat om de nutritionele waarde zoals deels bepaald door de bioactieve componenten. Als gekeken wordt naar de instantsoepen, dan is instant preisoep 2 de beste naar bioactieve componenten toe, gezien over de vier analyses. Dit is ook de instantsoep die het meeste prei bevat, zo‟n 11%. Instant preisoep 1 bevat 5,5% prei en de instant groentensoep bevat 10,6% groenten, waaronder prei. In principe kunnen de vier soepen onderling niet vergeleken worden met elkaar. Er wordt namelijk gebruik gemaakt van verschillende vriesdrooginstallaties, verschillende productieprocessen en daarbij horende procescondities. Ook is het waarschijnlijk dat gebruik gemaakt wordt van verschillende preicultivars bij de bedrijven, elk met een ander kwaliteitsniveau. Het is om deze redenen niet correct om een vergelijking te maken tussen de vier soepen. Het experiment kan slechts een vage indicatie geven over het gehalte aan bioactieve componenten in verschillende soepen en informatie over de nutritionele waarde van het aanbod op de markt.
102
RESULTATEN EN DISCUSSIE
4 4.1
Antioxidantcapaciteit van prei in functie van bewaren Verpakte prei
Enkel de witte schacht werd verpakt zodat er geen stalen van het groene deel beschikbaar waren. Figuur 53 geeft de antioxidantcapaciteit weer tijdens het bewaren van de verpakte prei. Wat opvalt, is het schommelend verloop van de curve. Tijdens de eerste processtappen zijn er geen significante verschillen waar te nemen. Vanaf dag 1 in de koeling zijn er significante verliezen aan te tonen met de koeling na dag 2, 5, 6 en 13, bij de veiling en op het moment dat de prei in de winkel ligt. De antioxidantcapaciteit is ook significant hoger tussen de prei na dag 6 in de koeling en wasstap 1. Na dag 7 in de koeling is de antioxidantcapaciteit dan weer significant lager dan na dag 6 in de koeling. Na 13 dagen in de koeling is de antioxidantcapaciteit terug significant hoger dan na 7 dagen in de koeling.
Figuur 53: Antioxidantcapaciteit (ORAC) van verpakte prei bij bewaren (witte schacht).
Tussen de eerste processtappen verstrijkt niet zoveel tijd, waardoor er minder kans is op verlies aan antioxidantcapaciteit. Daarna wordt de prei versneden en wordt het witte preigedeelte verpakt. De preiplant ondervindt hiervan stress en zal in reactie hierop meer antioxidanten produceren om zich hiertegen te beschermen (Jones et al., 2004). Ondertussen gaat de ademhaling en fotosynthese verder onder invloed van licht. Antioxidanten en polyfenolen, die bijdragen tot de antioxidantcapaciteit worden hierdoor sneller afgebroken.
103
RESULTATEN EN DISCUSSIE De verpakte prei is op moment van veiling en in de winkel ook onderhevig aan enzymatischeen luchtoxidatie, wat zorgt voor meer afbraak van de componenten (Kalt, 2005). De invloed van de luchtoxidatie is hier minder uitgesproken, omdat de verpakking hiervoor bescherming biedt. Bij de groene bladeren van de losse prei is er geen verpakking om dit te voorkomen. Dit kan verklaren waarom de groene bladeren het grootste verlies al bereiken op het moment dat de prei in de winkel ligt en waarom de verpakte prei dit verlies pas bereikt na dag 1 in de koeling. Op het moment dat de prei in de koeling terecht komt, wordt de koude temperatuur ervaren als een stressconditie. Zoals reeds vermeld zal de prei in reactie hierop meer antioxidanten aanmaken (Jones et al., 2004). Lagere temperaturen zorgen verder voor een vertraging van de ademhalingsactiviteit en enzymreacties, waardoor minder componenten worden afgebroken (McGee, 2004). In de donkere koelcel heeft ook het licht nu geen invloed meer op de afbraak aan antioxidanten en polyfenolen. Vanaf dag 7 is terug een daling op te merken in antioxidantcapaciteit en daarna een stijging bij dag 13 in de koeling. De verklaring is te vinden ter hoogte van de gassamenstelling in de verpakking. Mede door afbraak van componenten en door condensatie van het ademhalingsvocht op de prei, zal het plantenweefsel verslappen en lekken de componenten uit de preischacht (Kalt, 2005). Daarnaast vond Ayala et al. (2009) een verhoging van de CO2-concentratie in de verpakking na enkele dagen koelen van verpakt preiwit. De hoge CO2-gehaltes kunnen door de prei ervaren worden als stress, waardoor die meer antioxidanten zullen aanmaken. Na 13 dagen in de koeling, wordt de verhoogde antioxidantcapaciteit geanalyseerd. Ayala et al. (2009) vond terug een daling van de CO2-concentratie na 11 dagen koelen.
104
RESULTATEN EN DISCUSSIE
4.2
Losse prei
De losse prei werd in zijn geheel verkocht waardoor voor zowel de witte schacht (figuur 54) als voor de groene bladeren (figuur 55) analyses uitgevoerd konden worden. Van de witte schacht na 1 dag in de koeling was er geen staal beschikbaar. Bij de rest van de meettijdstippen werden bij het witte preigedeelte over de ganse lijn geen significante verschillen vastgesteld.
*
Figuur 54: Antioxidantcapaciteit (ORAC) van losse prei bij bewaren (witte schacht). (*) geen staal beschikbaar
Deze conclusie wordt ook bevestigd door een studie op de evolutie van de antioxidantcapaciteit van fruit en groenten, waaronder prei, gedurende 23 dagen bewaren bij 4 °C (Kevers et al., 2007). Zij vonden dat het gehalte aan fenolische componenten bij prei en asperges steeg gedurende de eerste dagen koeling, daarna bleef het stabiel. De polyfenolen dragen ook bij tot de antioxidantcapaciteit. Dit kan de niet-significante stijging op het einde van de curve verklaren. De antioxidantcapaciteit die werd gemeten met de ORAC-test vertoonde in diezelfde studie een trage daling in prei en sla na 23 dagen koeling. In deze thesis werd de prei maar 13 dagen bewaard bij 4 °C. De antioxidantcapaciteit in de witte schacht is na 13 dagen koelen, zowel bij de verpakte als bij de losse prei, ongeveer 90 µmol TE/g DG.
105
RESULTATEN EN DISCUSSIE De grafiek voor de groene bladeren geeft een stabiele curve rond een antioxidantcapaciteit van 100 µmol TE/g DG. Enkel voor het moment dat de prei in de winkel ligt, zijn significante verliezen vastgesteld ten opzichte van alle andere meettijdstippen.
Figuur 55: Antioxidantcapaciteit (ORAC) van losse prei bij bewaren (groene bladeren).
De bijdrage aan de antioxidantcapaciteit in de groene bladeren wordt vooral geleverd door de polyfenolen en antioxidanten zoals ascorbinezuur. Het gehalte aan ascorbinezuur zal in de meeste groenten drastisch dalen na reeds enkele dagen na de oogst, het polyfenolengehalte blijft redelijk stabiel (Kevers et al., 2007; Murcia et al., 2009). De ademhaling blijft nog doorgaan na de oogst, zeker onder invloed de temperatuur en licht (Kalt, 2005; Ayala et al., 2009). Volgens Ayala et al. (2009) wordt de houdbaarheid van prei verkort bij blootstellen aan licht. De groente is verder onder invloed van lucht- en enzymatische oxidatie door o.a. acrobinezuuroxidase en polyfenoloxidase (McGee, 2004). In de winkel is de prei ook onderhevig aan licht, lucht en een iets hogere temperatuur, wat het significant verlies hier kan verklaren. Vanaf dat de prei in de koeling terecht komt, worden enzymprocessen en ook de ademhaling vertraagd door de lagere temperatuur (McGee, 2004). Dit remt de afbraak van bioactieve componenten. De koelcel is een donkere plaats, zodat licht geen invloed meer heeft. De koude temperatuur is een stressfactor voor de prei die in reactie hierop meer antioxidanten zal produceren om zich hiertegen te beschermen (Jones et al., 2004). Dit zorgt voor een stijging in de antioxidantcapaciteit. Naar het einde van de curve toe daalt de antioxidantcapaciteit terug. Bij een lange bewaring wordt het plantweefsel slap en lekken de componenten uit de plant. Groene bladeren zullen na verloop van tijd beginnen geel kleuren. Deze componenten hebben een lagere antioxidantcapaciteit (Ayala et al., 2009; Kalt, 2005). De daling is echter niet significant. 106
RESULTATEN EN DISCUSSIE
5
Productontwikkeling: Preikroketten
De preikroketten werden ontwikkeld naar aanleiding van een probleem ter hoogte van de industrie. De groene bladeren van de prei werden namelijk na de oogst verwijderd en ook op consumentniveau worden de bladeren vaak als afval beschouwd. Het verwerken van het groen van de prei in een voedingsproduct biedt de mogelijkheid tot de valorisatie van het afval. Daartoe werden de bladeren luchtgedroogd en vermalen tot een poeder. De mogelijkheden om het preipoeder toe te voegen aan andere voedingsproducten is geenzins beperkt. Deze preikroketten zijn slechts één voorbeeld. Naar aanleiding van de Ecotrophelia-wedstrijd dat toen werd georganiseerd, werd met de preikroketten hieraan deelgenomen. De wedstrijd heeft als doel om een eco-innovatief product te ontwikkelen. De preikroketten werden eerst op kleine schaal uitgetest en daarna op semi-industriële schaal.
5.1
Op kleine schaal
De preikroketten werden vooraf eerst gemaakt op kleine schaal door verschillende concentraties (1, 2, 3 en 4%) van het preipoeder toe te voegen aan de aardappelpuree. Hieruit werd de beste batch gekozen om ze daarna op grote schaal te produceren. Algemene conclusies en vaststellingen tijdens het maken van de preikroketten:
De aardappelpuree zag er groener uit naarmate meer van het preipoeder werd toegevoegd.
Hoe meer preipoeder werd toegevoegd, hoe steviger de puree werd. Dit zal te wijten zijn aan de hygroscopische werking van de bioactieve componenten en mineralen.
Sommige kroketjes vertoonden barsten na het bakken. De reden is dat de puree nog te vochtig was. Wanneer de kroketten daarna in contact komen met de hoge temperatuur van het frituurvet zal dit vocht overgaan in stoom die de barsten veroorzaakt (figuur 56).
Figuur 56: Preikroketten na het bakken.
Er werd ook preipoeder toegevoegd aan het paneermeel. Na het bakken was dit preipoeder helemaal bruingekleurd en hadden de kroketten geen appetijtelijk uitzicht meer.
107
RESULTATEN EN DISCUSSIE
De preismaak was steeds sterker naarmate de concentratie aan preipoeder hoger was. Deze was echter niet storend maar eerder aangenaam. Er werd uiteindelijk gekozen voor de batch kroketten waaraan 3% preipoeder werd toegevoegd (figuur 57). De batch met 4% preipoeder was nog steeds lekker, maar had een sterke nasmaak.
Figuur 57: Kroketten na vormen met 3% preipoeder.
5.2
Op grote schaal
De bereiding van de preikroketten op grote schaal vond plaats in de pilootfabriek „FoodPilot‟ van het ILVO op 28/02/2012. Zoals bepaald uit de productie van de kroketjes op kleine schaal werd er 3% preipoeder toegevoegd aan de aardappelpuree. Een visuele voorstelling van de activiteiten is reeds gegeven in bijlage IV. Algemene conclusies en vaststellingen tijdens het maken van de preikroketten:
De aardappelen waren veel sneller gaar dan bij de productie op kleine schaal, omdat de warmteoverdracht van de kookketel in de pilootfabriek veel groter was dan het fornuis in de keuken van het ILVO. Zelfs in minder dan 16 minuten zouden de aardappelen al gaar geweest zijn.
Na het fijnmaken van de aardappelen met de cutter leek de puree een vloeibare consistentie te hebben. Dit was te wijten aan het hoge toerental van de messen van de cutter, waardoor de puree zeer fijn gemaakt was. Na een dag koeling was de consistentie al beter en werkbaar om kroketten van te vormen.
Bij het vormen van de kroketten bleek de puree toch plakkerig te zijn en niet zo stevig. De reden hiervoor is dat de puree nog teveel vocht bevatte. Om dit te voorkomen moeten twee belangrijke punten in acht gehouden worden. Ten eerste moeten de aardappelen na het koken voldoet tijd hebben om hun overtollige vocht uit te dampen. Een tweede punt is dat het toerental van de cutter te hoog was waardoor de zetmeelketens werden vernietigd. Kleinere zetmeelketens houden beter vocht vast. Dit alles maakt dat de puree te slap was om goed werkbaar te kunnen zijn. Om diezelfde reden gingen de kroketjes ook openbarsten tijdens het bakken.
Met dit experiment zijn enkele kritische punten duidelijk geworden waarop moet gelet worden bij de volgende productie van kroketten. 108
RESULTATEN EN DISCUSSIE
5.3
Ecotrophelia-wedstrijd
Niet alleen voor deze thesis werd een nieuw product ontwikkeld. Met deze preikroketten werd ook deelgenomen aan de Ecotrophelia-wedstrijd, als het A(llium)-team. Het concept van deze wedstrijd werd reeds gegeven in bijlage III. Het werd georganiseerd door Fevia Belgium. Overzicht van belangrijke data voor de wedstrijd:
24 oktober 2011 werd een motivatiebrief gestuurd naar de organisatie om te mogen deelnemen aan de wedstrijd.
17 februari 2012: productie van de preikroketten op kleine schaal.
28 februari 2012: productie van de preikroketten op grote schaal.
30 maart 2012: Ieder team moest tegen ten laatste deze datum een technisch dossier indienen over het product (bijlage V), voorafgaand door een korte beschrijving (bijlage VI). In dit dossier staat o.a. een technische fiche, het productieproces, informatie over de verpakking en bewaring van het product, de eco-innovatieve eigenschappen, organoleptische en nutritionele eigenschappen en een business- en marketingplan.
April 2012: De organisatie laat weten dat het A(llium)-team geselecteerd is om de preikroketten te mogen voorstellen aan de jury.
26 april 2012: Presentatie van de preikroketten aan de Ecotrophelia-jury. Om de voorstelling te ondersteunen werd een PowerPoint-presentatie (bijlage VII) gemaakt en een proefmodel van de verpakking. De lay-out hiervoor is terug te vinden in bijlage VIII. De jury mocht ook proeven van het product.
11 mei 2012: Uitreiking van de Ecotrophelia-award.
109
ALGEMEEN BESLUIT ALGEMEEN BESLUIT Algemeen kan uit alle experimenten opgemaakt worden dat het gehalte aan zwavelverbindingen het hoogst is in de witte schacht en het gehalte aan polyfenolen en antioxidantcapaciteit het grootst in de groene bladeren. Zoals ook blijkt uit de literatuur, is isoalliin het meest vertegenwoordigd in prei en methiin in mindere mate. Meer specifiek kan besloten worden dat de hoeveelheid aan twee voornaamste ACSO‟s, methiin en isoalliin, wijd verspreid is binnen de genetische diversiteit van prei. De F1hydriden, die tegenwoordig populair zijn bij veredelaars, scoren goed. Ten opzichte van de verwante soorten situeert prei zich ongeveer op dezelfde hoogte als de rode ui, stengelui en bieslook. Hierbij moet men in het achterhoofd houden dat prei in grotere hoeveelheden wordt gegeten in vergelijking met ui, bieslook of sjalot. Op het vlak van het oogsttijdstip, kan er geen optimale periode naar voor geschoven worden om te oogsten. September en maart zijn beiden goede perioden naar gehalte aan zwavelverbindingen toe. Wel kan voorzichtig besloten worden dat november de minst goede maand is om te oogsten. Het klimaat zoals het aantal zonne-uren en de temperatuur zal hiermee te maken hebben. Het is moeilijk en waarschijnlijk onjuist om één bepaalde cultivar naar voor te schuiven als de beste. Terwijl bijvoorbeeld de wintertypes het best naar voor komen naar zwavelverbindingen toe in functie van de genetische diversiteit zijn dit de herfsttypes bij de analyses in functie van het oogsttijdstip. Het is een combinatie tussen verscheidene factoren en hangt ook af van de eisen van de industrie en de consument. Wanneer verschillende droogtechnieken vergeleken worden naar hun effect op het gehalte aan bioactieve componenten in prei, kan er besloten worden dat luchtdrogen een goede droogtechniek is in vergelijking met vriesdrogen voor het behoud van polyfenolen en de antioxidantcapaciteit. Vriesdrogen was ten opzichte van luchtdrogen een betere techniek voor het behoud van de zwavelverbindingen. Wanneer „Refractance Window‟-drogen met vriesdrogen vergeleken wordt, kan geconcludeerd worden dat deze nieuwe droogtechniek minstens even goed is voor het behoud aan bioactieve componenten. Het kiezen van een geschikte droogtechniek hangt af van het financiële, de tijdsduur, de (kwaliteits)eisen van het resultaat, …
110
ALGEMEEN BESLUIT Wanneer
de
antioxidantcapaciteit
geanalyseerd
wordt
in
functie
van
enkele
bereidingstechnieken, kan vastgesteld worden dat blancheren de minste verliezen heeft in het bereidingsvocht. Naarmate langer gekookt of gestoomd wordt stijgen de verliezen in het bereidingsvocht en stijgt ook de antioxidantcapaciteit in het droog materiaal. Deze verschijnselen zijn te wijten aan de vorming van Maillard-producten die een bijdrage leveren aan antioxidantcapaciteit en een versoepeling van de celwand waardoor de componenten beter beschikbaar zijn voor detectie. Als een keuze moet gemaakt worden tussen koken en stomen, dan blijft stomen een betere bereidingstechniek voor het behoud van de antioxidantcapaciteit. De prei is ook sneller gaar bij stomen dan bij koken. In vergelijking met het aanbod aan instantsoepen op de markt, kan besloten worden dat een vers bereide soep nog altijd het beste is op het vlak van bioactieve componenten. Indien gekeken wordt naar de invloed van bewaring van prei op de antioaxidantcapaciteit, wordt er opgemerkt dat bewaren van prei na 13 dagen weinig invloed heeft op de antioxidantcapaciteit, zowel voor de witte schacht als de groene bladeren. Wel kan verondersteld worden dat de antioxidantcapaciteit bij langer bewaren geleidelijk aan zal afnemen. De schommelingen in antioxidantcapaciteit die tijdens de bewaarproef werden vastgesteld zijn te wijten aan factoren zoals bewaartemperatuur en licht. Tenslotte is met deze masterproef aangetoond dat de groene bladeren van de prei kunnen gevaloriseerd worden door ze te gaan verwerken in een voedingsproduct vb. de preikroketten. Dit kan een aanleiding zijn om het groene preipoeder ook te gaan verwerken in andere producten. Deze masterproef heeft een grote bijdrage geleverd aan de uitbreiding van de wetenschappelijke kennis rond bioactieve componenten in prei en is een aanzet tot verder onderzoek. Prei heeft ook zeker bewezen om niet enkel een oudbollige groente te zijn, en biedt heel wat mogelijkheden tot verwerking. Vanwege onder andere de bioactieve componenten is het een gezonde groente waarmee niet alleen de witte schacht bedoeld wordt. Vlaanderen mag trots zijn op hun prei en mag dit zeker nog meer promoten in de toekomst.
111
LITERATUURLIJST LITERATUURLIJST Abonyi, B.I., Tang, J. & Edwards, C.G. (1999). Evaluation of energy efficiency and quality retention for the Refractance windowTM drying system. Washington, USA: Washington state university. Abonyi, B.I., Feng, H., Tang, J., Edwards, C.G., Chew, B.P., Mattinson, D.S. & Fellman, J.K. (2002). Quality retention in strawberry and carrot purees dried with Refractance windowTM system. Journal of Food Science, vol. 67, nr 3 1051 – 1056 Amagase, H., Petesch, B.L., Matsuura, H., Kasuga, S. & Itakura, Y. (2001). Intake of Garlic and its Bioactive Components. The Journal of Nutrition, 955 – 961 Apak, R., Güçlü, K., Demirata, B., Özyürek, M., Çelik, S.E., Bektaşoğlu, B., Berker, K.I. & Özyurt, D. (2007). Comparative evaluation of various total antioxidant capacity assays applied to phenolic compounds with the CUPRAC assay. Molecules, 12, 1496 – 1547 Asami, D.K., Hong, Y., Barrett, D.M. & Mitchell, A.E. (2003). Comparison of the total phenolic and ascorbic acid content of freeze-Dried and air-Dried marionberry, strawberry, and corn grown using conventional, organic, and sustainable agricultural practices. Journal of Agricultural and Food chemistry, 51, 1237 – 1241 Ayala, F., Echávarri, J.F., Olarte, C. & Sanz, S. (2009). Quality characteristics of minimally processed leek packaged using different films and stored in lighting conditions. International Journal of Food Science and Technology, 44, 1333 – 1343 Barker, J. (1999). Mass Spectrometry. Chichester: John Wiley & Sons Ltd. Bast, A., Rice-Evans, C. & De Backer G. (1999). Antioxidanten in de voeding: 5de workshop van NICE. Nutrinews, 1 – 9 Benkeblia, N. & Lanzotti, V. (2007). Allium Thiosulfinates: Chemistry, biological properties and their potential utilization in food preservation. Food, vol. 1, nr. 2, 193 – 201 Bernaerts, E. & Demuynck, E. (2010). Landbouwrapport 2010: Tuinbouw. Brussel: Vlaamse Overheid, Departement Landbouw en Visserij. [www]. http://lv.vlaanderen.be/nlapps/docs/default.asp?id=1987 [16 december 2011]
112
LITERATUURLIJST Blois, M.S. (1958). Antioxidant determinations by the use of a stable free radical. Nature, 181, 1199 – 1200 Booth, V.H. & Bradford, M.P. (1963). Tocopherol contents of vegetables and fruits. British Journal of Nutrition, 17, 575 – 581 Brigelius-Flohé, R. & Traber, M.G. (1999). Vitamin E: function and metabolism. FASEB journal, 13, 1145 – 1155 BSPB, The British Society of Plant Breeders (z.j.). Plant Breeding: The business and science of crop improvement. UK. Burton, G.W. & Ingold, K.U. (1984). β-carotene: an unusual type of lipid antioxidant. Science, vol. 224, nr 4649, 569-573 Chen, X.D. & Mujumdar, A.S. (2008). Drying technologies in food processing. Journal of Food Microbiology, vol. 129, nr. 2 Clarke, B.T. (2004). Proceedings of the 14th International Drying Symposium: Refractance Window TM – “Down under”. Drying, 813 – 830 Coene, I. (2004). Symposium: Antioxidanten en voeding. Nutrinews, vol. 16, nr. 4, 16 – 19 Costain, L. (2001). Handboek: Supernutriënten. (Vertaald door: H. J. van der Meulen). Baarn: Tirion Uitgevers BV. Dai, J. & Mumper, R.J. (2010). Plant phenolics: Extraction, analysis and their antioxidant and anticancer properties. Molecules, 15, 7313 – 7352 de Geeter, H. (2001). Wat pruttelt daar in die pot? Invloed van warmte op nutriënten. Nutrinews, 1 – 8 Delahaut, K.A. & Newenhouse, A.C. (2003). Growing onions, garlic, leeks, and other alliums in Wisconsin: A guide for fresh-market growers. Wisconsin: Cooperative Extension Publishing. de Vries, J.H.M. & Hollman, P.C.H. (1998). Flavonoïden en andere bioactieve stoffen in de voeding. Nutrinews, 1 – 8
113
LITERATUURLIJST Dewettinck, K. (2006). Voedingswaarde van verwerkte groenten: perceptie en realiteit. Tijdschrift voor Voeding en Gezondheid, nr. 12, p. 5 Dixon, P.D., Cummins, I., Cole, D.J. & Edwards, R. (1998). Glutathione-mediated detoxification systems in plants. Plant Biology, 258 – 266 Doymaz, I. (2008). Influence of blanching and slice thickness on drying characteristics of leek slices. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, vol. 47, nr. 1, 41 – 47 Engbersen, J.F.J. & de Groot Ӕ (2005). Bio-organische chemie voor levenswetenschappen. Wageningen: Wageningen Academic Publishers. Engelhardt, H. (1979). High Performance Liquid Chromatografie, chemical laboratory practice. (Vertaald door: G. Gutnikov). Heidelberg: Springer-Verlag Berlin. Eurostat, VLAM (2009). [www]. http://appsso.eurostat.ec.europa.eu/ [15 december 2011] Goddyn, K., Maes, L., Vandermeulen, V., Dewettinck, K., Gellynck, X. & Van Camp, J. (2006). Verwerkte groenten onder de loep: Meer groenten voor meer gezondheid. Nutrinews special, vol. 14 Goldberg, G. (2003). Plants and Health: The Report of a British Nutrition Foundation Task Force. Oxford UK: Blackwell Publishing Ltd. Gorinstein, S., Jastrzebski, Z., Leontowicz, H., Leontowicz, M., Namiesnik, J., Najman, K., Park, Y., Heo, B., Cho, J. & Bae, J. (2009). Comparative control of the bioactivity of some frequently consumed vegetables subjected to different processing conditions. Food Control, 20, 407 – 413 Gülçin, I. (2011). Antioxidant activity of food constituents: an overview. Archives of Toxicology. Hanelt, P., Schultze-Motel, J., Fritsch, R., Kruse, J., Maaβ, H.I., Ohle, H. & Pistrick, K. (1992). Infrageneric grouping of Allium. The Gatersleben approach. Gatersleben, Germany: IPK. Hoge Gezondheidsraad, (2006). Voedingsaanbevelingen voor België. Brussel: Federale Overheidsdienst Volksgezondheid, Veiligheid van de Voedselketen en Leefmilieu.
114
LITERATUURLIJST Hopfgartner, G., Varesio, E., Tschäppät, V., Grivet, C., Bourgogne, E. & Leuthold, L.A. (2004). Triple quadrupole linear ion trap mass spectrometer for the analysis of small molecules and macromolecules. Journal of Mass Spectrometry. Hossain, M., Barry-Ryan, C., Martin-Diana, A., Brunton, N. (2010). Effect of drying method on the antioxidant capacity of six Lamiaceae herbs. Original Research Article Food Chemistry, vol. 123, nr. 1, 85 – 91 Ingram, C. (2003). Alles over groente en groentengerechten. (Vertaald door: F. Plaggemars, M. van de Rijst). Utrecht: Veltman Uitgevers. Jeanes, Y.M., Hall, W.L., Ellard, S., Lee, E. & Lodge, J.K. (2004). The absorption of vitamin E is influenced bij the amount of fat in a meal and the food matrix. British Journal of Nutrition, 92, 575 – 579 Jiménez-Monreal, A.M., Garcia-Diz, L., Martinez-Tomé, M., Mariscal, M. & Murcia, A. (2009). Influence of cooking methods on antioxidant activity of vegetables. Journal of Food Science, vol. 74, nr. 3, 97 – 103 Jones, M.G., Hughes, J., Tregova, A., Milne, J., Tomsett, A.B. & Collin, H.A. (2004). Biosynthesis of the flavour precursors of onion and garlic. Journal of Experimental Botany, vol. 55, nr. 404, 1903 – 1918 Kalt, W. (2005). Effects of production and processing factors on major fruit and vegetable antioxidants. Journal of Food Science, vol. 70, nr. 1, 11 – 19 Kempken, F. & Jung, C. (2010). Biotechnology in Agriculture and Forestry: Genetic modification of plants: Agriculture, Horticulture and Forestry. Heidelberg, Berlin: SpringerVerlag. Kevers, C., Falkowski, M., Tabart, J., Defraigne, J., Dommes, J. & Pincemail, J. (2007). Evolution of Antioxidant Capacity during Storage of Selected Fruits and Vegetables. Journal of Agricultural and Food chemistry, 55, 8596 – 8603 KMI, Koninklijk Metereologisch Instituut (2009, 2010). Voorbije Seizoenen – Archieven. [www]. http://www.meteo.be/meteo/view/nl/1092154-Archieven.html [2 april 2012] Kostionk, V.V. (2003). A text book of cryogenics. New Delhi, India: Discovery publishing house.
115
LITERATUURLIJST Lombard, K., Peffley, E., Geoffriau, E., Thompson, L. & Herring, A. (2005). Quercitin in onion (Allium cepa L.) after heat-treatment simulating home preparation. Journal of Food Composition and Analysis, 18, 571 – 581 Lundegardh, B., Botek, P., Schulzov, V., Hajslov, J., Strömberg, A. & Anderson, H.C. (2008). Impact of different green manures on the content of S-Alk(en)yl-L-cysteine Sulfoxides and L-Ascorbic acid in Leek (Allium Porrum). Journal of Agricultural and Food chemistry, 56, 2102 – 2111 Manach, C., Scalbert, A., Morand, C., Rémésy, C. & Jiménez, L. (2004). Polyphenols: food sources and bioavailability. The American Journal of Clinical Nutrition, 79, 727 – 747 MCD Technologies, Inc (2007). Refractance Window®: MCD Technologies, Inc: Drying at the speed of light… [www]. http://www.mcdtechnologiesinc.com/brochure.htm [11 december 2011] McGee, H. (2004). Over eten en koken: wetenschap en overlevering in de keuken. (Vertaald door: J. Schipper). Amsterdam: Uitgeverij Bert Bakker. Meyer, R.V. (2010). Practical High-Performance Liquid Chromatography. Chichester: John Wiley & Sons Ltd. Murcia, M.A., Jiménez, A.M. & Martinez-Tomé, M. (2009). Vegetables antioxidant losses during industrial processing and refrigerated storage. Food Research International, 42, 1046 – 1052 Naessens, E. (2011). Groenten, fruit en gezondheid: De aanbevelingen blijven van kracht. Nutrinews, vol. 19, nr. 1, 3 – 8 NEVO, Stichting Nederlands Voedingsstoffenbestand (2006). NEVO-tabel: Nederlands voedingsstoffenbestand 2006. Utrecht: Hoontetijl. Nindo, C.I., Sun, T., Wang, S.W., Tang, J. & Powers, J.R.. (2003). Evaluation of drying technologies for retention of physical quality and antioxidants in asparagus (Asparagus officinalis, L.). Lebensmittel Wissenschaft und Technologie, 36, 507 – 516 Nollet, L. (2006). Analysemethoden voor voeding: recente ontwikkelingen. Leuven, België: LannooCampus.
116
LITERATUURLIJST Ou, B., Hampsch-Woodill, M. & Prior, R.L. (2001). Development and validation of an improved oxygen radical absorbance capacity assay using fluorescein as the fluorescent probe. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49, 4619 – 4626 Ozgur, M., Akpinar-Bayizit, A., Ozcan, T. & Yilmaz-Ersan, L. (2011). Effect of dehydration on several physico-chemical properties and the antioxidant activity of leeks (Allium porrum L.). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici, 39, 144 – 151 Pérez-Gregorio, M.R., Regueiro, J., Gonzalez-Barreiro, C., Rial-Otero, R. & Simal-Gandara, J. (2011). Changes in antioxidant flavonoids during freeze-drying of red onions and subsequent storage. Food Control, 22, 1108 – 1113 Pietta, P.G. (2000). Flavonoïds as antioxidants. Journal of Natural Products, 63, 1035 – 1042 Pincemail, J. & Defraigne, J. (2005). Antioxidanten: een beschermingsnet tegen toxische zuurstof. Brussel: Instituut Danone. Puupponen-Pimiä, R., Häkkinen, S.T., Aarni, M., Suortti, T., Lampi, A.M., Eurola, M., Piironen, V., Nuutila, A.M. & Oksman-Caldentey, K.M. (2003). Blanching and long-term freezing affect various bioactive compounds of vegetables in different ways. Journal of the Science of Food and Agriculture, 83, 1389 – 1402 Rabinowitch, D.H. & Currah, L. (2002). Allium Crop Science: recent advances. Wallingford UK: CABI Publishing. Randle, W.M., Lancaster, J.E., Shaw, M.L., Sutton, K.H., Hay, R.L. & Bussard, M.L. (1995). Quantifying onion flavor compounds responding to sulfur fertility-sulfur increases levels of alk(en)yl cysteine sulfoxides and biosynthetic intermediates. Journal of the American Society for Horticultural Sciene, vol. 120, nr. 6, 1075 – 1081 Ratti, C., Araya-Farias, M., Mendez-Lagunas, L. & Makhlouf, J. (2007). Drying garlic (Allium Sativum) and its effect on allicin retention. Drying Technology. Ross, A.C. (1993). Cellular metabolism and activation of retinoids: roles of cellular retinoid bindings proteins. FASEB Journal. Rotruck, J.T., Pope, A.L, Ganther, H.E., Swanson, A.B., Hageman, D.G. & Hoekstra, W.G. (1973). Selenium: Biochemical role as a component of glutathione peroxidase. Science.
117
LITERATUURLIJST Roy, M.K., Takenaka, M. & Isobe, S. (2007). Thermal processing enhances anti-radical activity and reduces pro-oxidant activity in water-soluble fraction of selected Allium vegetables. Journal of the Science of Food and Agriculture, 87, 2259 – 2265 Sebranek, J.G., Sang, P.N., Topel, D.G. & Rust, R.E. (1979). Effects of freezing methods and frozen storage on chemical characteristics of ground beef patties. Journal of animal science, nr. 5, 1101 – 1108 Stegeman, N.E. (2007). Voeding bij gezondheid en ziekte. Groningen/Houten: WoltersNoordhoff. Stouten, E., Toonen, W. & van Arkel, F. (2009). De wereld van groente. Doornhoek: ImageBooks Factory B.V. Tlili, I., Hdider, C., Lenucci, M.S., Ilahy, R., Jebari, H. & Dalessandro, G. (2011). Bioactive compounds and antioxidant activities during fruit ripening of watermelon cultivars. Journal of Food Composition and Analysis, 24, 923 – 928 Turkmen, N., Sari, F. & Velioglu, S. (2005). The effect of cooking methods on total phenolics and antioxidant activity of selected green vegetables. Food Chemistry, 93, 713 – 718 Turkmen, N., Poyrazoglu, E.S., Sari, F. &Velioglu, S. (2006). Effects of cooking methods on chlorophylls, pheophytins and colour of selected green vegetables. International Journal of Food Science and Technology, 41, 281 – 288 Ursell, A. (2001). Handboek: Vitamines & Mineralen.(Vertaald door: A. Witsenburg). Baarn: Tirion Uitgevers BV. van Blommestein, I., van Eijndhoven, A. & van Mil, J. (2004). Kook Ook: Het nieuwe kookboek met productinformatie, alle basistechnieken en meer dan 1400 recepten. Wormer: Immerc bv. Van Camp, J., De Henauw, S. & De Meulenaer, B. (2006). Een overzicht van de functionele componenten in levensmiddelen en van de relatie voeding en gezondheid. Voeding en gezondheid. van den Broek, R., (2001). Praktijkonderzoek Plant & Omgeving BV: Inhoudsstoffen in ui. Wageningen: Nederland.
118
LITERATUURLIJST Vansant, G. (2005). Antioxidanten en voeding:
Antioxidanten: basisprincipes. Brussel:
Instituut Danone. Verkerk, G., Broens, J.B., Bouwens, R.E.A., de Groot, P.A.M., Kranendonk, W., Vogelezang, M.J., Westra, J.J. & Wevers-Prijs, I.M. (2004). Binas: Informatieboek voor natuurwetenschappen en wiskunde. Groningen: Wolters-Noordhoff. Wechtersbach, L. & Cigic, B. (2007). Reduction of dehydroascorbic acid at low pH. Journal of biochemical and biophysical methods, 70, 767 – 772 Wang, C.C., Chu, C.Y., Chu K.O., Choy, K.W., Khaw, K.S., Rogers, M.S. & Pang, C.P. (2004). Trolox-equivalent antioxidant capacity assay versus oxygen radical absorbance capacity assay in plasma. Clinical Chemistry, 50, nr. 5, 952 – 954 Wu, X., Prior, R.L., Beecher, G.R., Holden, J.M., Haytowitz, D.B. & Gebhardt, S.E. (2004).: Lipophilic and Hydrophilic Antioxidant Capacities of Common Foods in the United States. Journal of Argicultural and Food chemistry, 52, 4026 – 4037 Yamazaki, Y., Iwasaki, K., Mikami, M. & Yagihashi, A. (2010). Distribution of Eleven Flavor Precursors, S-Alk(en)yl-L-Cysteine Derivatives, in Seven Allium Vegetables. Food Science and Technology Research, 17, nr. 1, 55 – 62
119
BIJLAGEN BIJLAGEN Plantschema 2009 – 2010 Nutriëntensamenstelling instantsoepen Concept Ecotrophelia België 2011-2012 Visueel overzicht van de verschillende processtappen bij bereiding van preikroketten op grote schaal Bijlage V: Technisch dossier preikroketten voor de Ecotrophelia-wedstrijd Bijlage VI: Korte beschrijving van de preikroketten Bijlage VII: PowerPoint-presentatie voor de Ecotrophelia-wedstrijd op 26/04/2012 Bijlage VIII: Lay-out van de verpakking voor de preikroketten Bijlage I: Bijlage II: Bijlage III: Bijlage IV:
120
h1
h1
h2
h2
h3
h3
1
2
3
4
5
6
6 7 8
29 30 31 32 33 34 75 76 77 78 119 120 121 122 123 169 170 171 172 173 poul
3 4 5
29/jun/09 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
75 76 77 78 28 29 30 31 32 33 169 170 171 172 173 poul 119 120 121 122 123
205 206 207 208 209 199 200 201 202 203 204 216 217 218 219 220 210 211 212 214 215
34
poul 119 120 121 122 123 169 170 171 172 173 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209
210 211 212 214 215 216 217 218 219 220 28 29 30 31 32 33 34 75 76 77 78
199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 214 215 216 217 218 219 220
28
Positie rug nr herhaling 1 2
BIJLAGEN
Bijlage I: Plantschema 2009-2010.
121
BIJLAGEN Bijlage II: Nutriëntensamenstelling instantsoepen.
Instant preisoep 1 Voedingswaarde per 100 ml Energie 28 kcal/117 kJ Eiwitten 0,4 g Koolhydraten 4,4 g -waarvan suikers 1,2 g Vet 0,9 g -waarvan verzadigd vet 0,4 g Voedingsvezels <0,1 g Natrium 0,3 g Zout 0,9 g Ingrediënten: Verdikkingsmiddel (gemodificeerd aardappelzetmeel), zout, aardappelzetmeel, aardappelpoeder, plantaardige oliën (raapzaadolie, palmolie), volle melkpoeder, gedroogde glucosestroop, prei 5,5%, suiker, lactose, uipoeder, gistextract, melkeiwit, smaakversterkers (natriumguanylaat, natriumionisaat), aroma‟s, peterselie, kleurstof (riboflavine), stabilisatoren (kaliumorthofosfaat, dinatriumdifosfaat), emulgator (mono –en diglyceriden van vetzuren), antioxidanten (ascorbylpalmitaat, natriummetabisulfiet), specerijextract [kleurstof (curcumine)].
Instant groentensoep Voedingswaarde per 100 ml Energie 36 kcal/152 kJ Eiwitten 0,4 g Koolhydraten 6,3 g -waarvan suikers 1,0 g Vet 1,0 g -waarvan verzadigd vet 0,2 g Voedingsvezels 0,3 g Natrium 0,4 g Zout 1,0 g Ingrediënten: Gedroogde glucosestroop, aardappelzetmeel, gedroogde groenten 10,6% (prei, wortel, ui, tomaten, knolselderij, bladselderij, spinazie), glucosestroop, zout, croutons 6% [tarwebloem, plantaardige olie (palmolie), zout, gistextract], aardappelpoeder [aardappelpoeder, emulgator (mono –en diglyceriden van vetzuren), stabilisator (difosfaat), specerijextract, antioxidanten (natriummetabisulfiet, ascorbylpalmitaat)], plantaardige olie (raapzaadolie, palmolie), suiker, gistextract, emulgator (pentanatriumtrifosfaat), kruiden, specerijen, maltodextrine, melkeiwit, aroma‟s, antioxidant (citroenzuur), kleurstof (riboflavine). 122
BIJLAGEN Bijlage II (vervolg): Nutriëntensamenstelling instantsoepen.
Instant preisoep 2 Voedingswaarde per 100 ml Energie 33 kcal/140 kJ Eiwitten 0,6 g Koolhydraten 5,3 g -waarvan suikers 0,7 g Vet 1,1 g -waarvan verzadigd vet 0,8 g Voedingsvezels 0,5 g Natrium 0,36 g Ingrediënten: Prei: 11%, aardappel, glucosestroop, aardappelzetmeel, ui, plantaardig vet, gereduceerd natriumzout (natriumchloride, kaliumchloride), peterselie, smaakversterkers (E620, E621, E627, E631), aroma‟s (bevat gerst), melkeiwit, ui-extract, stabilisator (E450), emulgator (E471), knoflookextract, voedingszuur (citroenzuur), peperextract, anti-klontermiddel (siliciumdioxide), kleurstof (riboflavine, bèta-caroteen), suiker, selderij, tarwebloem.
123
BIJLAGEN Bijlage III: Concept Ecotrophelia België 2011-2012.
Aan de professoren van de hogescholen en universiteiten Brussel, 3 oktober 2011 Geachte Mevrouw, Heer, Geachte Professor, De ECOTROPHELIA België 2011-2012 wedstrijd is geopend. Moedig uw studenten aan om deel te nemen aan dit mooi Europees avontuur! De ECOTROPHELIA wedstrijd is toegankelijk voor alle studenten van het Belgisch hoger onderwijs van de wetenschappelijke en economische richtingen. De wedstrijd heeft als doel om het zoeken naar eco-innovatie bij de toekomstige professionals van de voedingssector te stimuleren. We nodigen teams van 2 tot 10 studenten uit om een prototype van een innoverend voedingsmiddel te ontwikkelen. Het product en de verpakking moeten voldoen aan bepaalde criteria, zoals bijvoorbeeld de commerciële toepasbaarheid. Ook de milieutechnische benaderingswijze is een belangrijke vereiste. Het prototype moet klaar zijn tegen 26 april 2012. Het kan dan aan een jury van experten uit de wetenschappelijke en industriële wereld worden voorgesteld. De jury zal het beste product kiezen en de winnende ploeg gaat naar Parijs om de Belgische kleuren te verdedigen tijdens het “Salon International de l’Agro-Alimentaire” (SIAL, oktober 2012). Er zijn prestigieuze prijzen te winnen (tot 8.000 euro). Het reglement van de wedstrijd en de andere bijlagen zijn ingesloten. Wij nodigen u van harte uit om deze informatie te delen met uw leerlingen. Inschrijven voor de ECOTROPHELIA België 2011-2012 kan door tegen ten laatste vrijdag 28 oktober per post of per e-mail uw interessebrief op te sturen. Wacht niet op deze datum om aan het werk te gaan. We hopen dat de Belgische en in het bijzonder de Vlaamse instellingen massaal zullen ingaan op de oproep. Wij wensen u alvast veel succes toe. Met vriendelijke groeten, Ariane Louwaege Mediator EcoTroFood Project Tel. 02 550 17 64 E-mail :
[email protected]
Chris Morris Directeur Generaal FEVIA Tel. 02 550 17 42 E-mail :
[email protected]
N.B. : De documenten kunnen gedownload worden op de website van FEVIA: www.fevia.be
124
BIJLAGEN Bijlage IV: Visueel overzicht van de verschillende processtappen bij bereiding van preikroketten op grote schaal.
1. Schillen van de aardappelen
5. Homogeen mengen tot puree
2. Koken (16 min., 100 °C)
6. Toevoegen van eieren
3. Water afgieten
7. Toevoegen van preipoeder
4. Aardappelen overbrengen naar de cutter
8. Overbrengen van de puree in plastiek emmers 125
BIJLAGEN Bijlage IV (vervolg): Visueel overzicht van de verschillende processtappen bij bereiding van preikroketten op grote schaal.
9. Emmers op ijs plaatsen voor koeling
12. Bloem aanbrengen
13. Versnijden tot kroketten
10. Overbrengen naar de vormmachine
14. Paneren
11. Vormen
15. Preikroketten 126
BIJLAGEN Bijlage V: Technisch dossier preikroketten voor de Ecotrophelia-wedstrijd.
127
Explanatory technical dossier – A(llium) team
Explanatory technical dossier
DE PRETKROKET A(llium)-team: Nathalie Bernaert (1a,3) and Lien Goetghebeur (2,3). Promotor: Kathy Messens (1b,2) and Erik Van Bockstaele (1a) Institute: (1) Ghent University, Faculty of Bioscience Engineering, Department of Plant production (a)/ Department of Molecular Biotechnology (b), Coupure Links 653, 9000 Ghent, Belgium. (2) University College Ghent, Ghent University Association, Faculty Applied Bioscience Engineering, Department of Food Science and Technology, Voskenslaan 270, 9000 Ghent, Belgium. (3) Institute for Agricultural and Fisheries Research (ILVO), Technology and Food Science Unit, Product quality and innovation, Burg. Van Gansberghelaan 115, 9280 Merelbeke, Belgium.
128
Explanatory technical dossier – A(llium) team
1)
Summarizing table
Table 1 gives an overview of our eco-innovative food product. Table 11. Summarizing table.
Exact name Specific category Description
Composition
Manufacturing process Packaging Storage Parameters Allergens
2)
Pretkroket (leek croquette) Deep fried potato product Croquettes containing 3% air dried leek powder (from the green leaves) Dimensions: Length: 5 cm Diameter: 2 cm Weight: 30 g/piece Ingredients: Potatoes, eggs, dairy butter, nutmeg, salt and pepper added with 3% air dried and grinded leek powder, coated with flour, egg and breadcrumbs Chemical analysis (100 g product): Energy: 160.7 kcal/672,5 kJ Proteins: 5.1 g Fat: 4.7 g - saturated fat: 2.3 g - mono unsaturated fat: 1.7 g - poly unsaturated fat: 0.5 g Carbohydrates: 24.1 g - sugars: 2.7 g Fibers: 3.0 g Water: 63.3 g Sodium: 162.6 mg See 4) Technical specifications Cardboard box dim. 20 x 30 x 4 cm. 30 à 35 pieces/box 1 kg in a box At -18 °C Aw: 0.92 pH: 5.8 Lactose, wheat gluten, eggs
Eco-innovative features
Leek (Allium ampeloprasum var. porrum) is one of the most important field vegetable crops in Flanders, accounting for 16% of the field agricultural production value (Platteau, Van Gijseghem, & Van Bogaert, 2010). Leek is supplied to the fresh market year-round by combining different production methods and cultivars optimized for growth either in protected conditions or in the field for summer, autumn and winter harvest. Leek is a monocotyledonous plant of the Alliaceae family and is grown in Belgium for its thickened cylindrical white shaft made up of long leaf bases. Leek is predominantly a Eurocentric crop with significant cultivation in Turkey (10 000 ha), France (6 200 ha), Belgium (4 700 ha) and Poland (4 800 ha). It is known that the green leaves are a rich source of antioxidants such as flavonoids, vitamin C, E and sulfur containing compounds. ,
,
,
,
Explanatory technical dossier – A(llium) team However, during harvest and cleaning a large part of the green leaves is already removed, and another part will be removed by the consumer due to the toughness, etc. Because of the consumers demand, an increasing amount of leek is sold to fit in a refrigerator or packaged in plastic foil without the green leaves. As a result, a lot of leek growers in Belgium have to contend with the high amount of green leaves in the company (25 to 40 ton/ha/year/leek grower) which has to be transported to the field. Because of this is enormous waste, a valorization of this green part is needed. In our product, milled air-dried green leaves are added in the manufacturing of croquettes. In that case, an added value is given to the potato croquette (more antioxidants + taste) and to the green leaves. The drying method of air-drying is chosen because it is an energy efficient technique in comparison with other drying techniques.
3)
Organoleptic and nutritional properties
3.1 Organoleptic properties The addition of leek powder to the mashed potatoes result in a product with a light green color. The croquettes have a soft mouth feel and a distinct leek flavor. They also have a golden, delicious crust. The taste and smell of leek is milder than onion and so more pleasant for most people. The puree has a smooth texture, like what you would expect from a potato croquette. 3.2 Nutritional properties The air-dried leek powder gives the product an added nutritional value. Research on the nutritive and health benefits of leek is scarce but the medicinal value of leek and the other Alliaceae (e.g. garlic and onion), together with their characteristic flavours have been recognized for thousands of years (Lawson, 1998). The Allium genus, which includes about 700 species, has been recognized as a rich source of secondary metabolites (Havey, Galmarini, Gokce, & Henson, 2004). Its organosulfur compounds, responsible for the characteristic taste, aroma and lachrymatory effects of the Allium species are implicated as contributing in part to its health-promoting properties. In addition, a wealth of other classes of compounds, such as polyphenolics including flavonol glycosides are also suggested to contribute to the health-promoting properties of these species (Lanzotti, 2006). Several kaempferol glycosides have been reported in leek (Fattorusso, Lanzotti, Taglialatela-Scafati, & Cicala, 2001). Leek also contains significant levels of lutein, β-carotene, vitamin C and vitamin E (Hart & Scott, 1995; Proteggente et al., 2002). Analyses were done in the lab to determine the total phenolic content, the antioxidant capacity and the organosulfur content (isoalliin and methiin) in air-dried leek powder (green part). The folin-ciocalteu methode was used to determine the total phenolic content and results were expressed as mg gallic acid equivalent per g dry weight (mg GAE g-1 dw). To determine the antioxidant capacity, two assays were used: the oxygen radical absorbance capacity (ORAC) assay and the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assay, results are expressed in µmol Trolox Equivalents per gram dry weight (µmol TE g-1 dw). Table 2 gives an overview of the results.
Explanatory technical dossier – A(llium) team Table 12: Antioxidant properties of air-dried leek powder (green leaves)
Test
Result
Total phenolic content
7.43 ± 0.46 mg GAE g-1 dw
ORAC DPPH
114.05 ± 3.56 µmol TE g-1 dw 9.90 ± 0.42 µmol TE g-1 dw
isoalliin
3.89 ± 0.60 mg g-1 dw
methiin
1.60 ± 0.03 mg g-1 dw
Our company offers croquettes with 3% air-dried leek powder (dry basis). The addition of 3% leek powder was calculated on the mashed potato basis. Knowing that the green leaves have a dry matter content of 10%, 100 g of mashed potatoes contain 30 g of fresh leek (green leaves). Summarized, one croquette (30 g) contains 0.9 g leek powder, coming from 9 g fresh leek leaves.
Explanatory technical dossier – A(llium) team
4)
Technical specifications
4.1 Process Reception potatoes
Reception diary butter
Reception leek green leaves leek powder
Reception eggs
Storage at 4 °C
Reception salt, pepper, nutmeg
Reception breadcrumbs
Washing Reception flour
Steam peeling
Boiling: 16 minutes 100 °C
Storage at room temperature
Cutting en homogenizing
Cooling to 4 °C.
Forming the croquettes
Crumbing
Freezing to -18 °C Packaging
Labeling and apply lot number
Palletising and wrapping with plastic film
Storage at -18 °C until distribution
Fig. 1. Production process for making leek croqettes
Explanatory technical dossier – A(llium) team Because of practical aspects, leek will be dried in the company were the leek is harvested, washed, processed and packed. In that case, a dry and stabile leek powder can be transported to our company. In the dry condition it is not susceptible for deterioration, and moreover transport costs will be much cheaper (less weight, no cooling). 4.2 Storage The dry leek powder can be stored in at room temperature (dark room) for more than one year. After reception, the potatoes can be stored for 150 – 240 days at a temperature of 3 – 10 degrees celcius and relative humidity of 90 – 95%. After production, the croquettes are directly packed in small boxes. These are packed in larger boxes placed on pallets. The pallets are wrapped in plastic and immediately stored in the freezer at -18 °C until distribution. The product is distributed by freezer trucks to the chain stores. Preservation takes place at -18 °C. 4.3 Method of conservation and shelf life Normally, sodium metabisulfite, potassium sorbate or sorbic acid are used as legally permitted preservatives to extend the shelf life of potato croquettes. The naturally occurring organic sulfur compounds of the leek powder will probably extend the shelf life of the product, so less preservatives are necessary. However, further research is needed. The product has a shelf life of a year and a half, if stored at a temperature of -18 °C. 4.4 Packaging The leek croquettes are packed in a cardboard box (dim. 20 x 30 x 4 cm). The package contains 30 à 35 pieces/box and has a total weight of 1 kg. Figure 2 shows the lay-out of the package.
Fig. 2. Package lay-out
Explanatory technical dossier – A(llium) team
5)
Way of use by the consumer and its logistics of distribution
make use of a deep frier
Heat the oil to 175 °C Fill the basket with ‘pretkroketten’ for one fourth Fry for 4 minutes It is important that the consumer may be aware of the use of good quality oil which is determined to be heated to 175 °C. Filter the oil after two times of frying and refresh it after 10 to 12 times. The leek croquettes can be served with any type of dinner in substitution of potatoes. VeggiCroq had purchased a freezer truck to distribute our products. A schema will be elaborated for the delivering to the different customers in the country. Distribution of the ‘pretkroket’ will begin in Belgium. Important contacts have to made and promotion of the product is an important working point.
6)
Business and marketing plan
6.1 The company and its goal Our company, VeggiCroq, is specialized in the production of croquettes containing dried vegetables, such as onion, parsley, broccoli, and leek. The enormous waste of green leaves from the leek harvest and further processing is a growing problem. Leek growers are not able to cope with this amount of waste. Therefore, our company will solve this problem, by adding dry leek powder to potato croquettes. Moreover, this addition result in a more tasty product. 6.2 The market A broad product range of croquettes can be found in the super market, coming from different producers. However, there is a lack of croquettes on the market added with herbs or vegetables, although mashed potatoes with vegetables are available. Our product would be new and innovative in the croquette assortment. Table 3 gives an overview of the croquette assortment with their weight and price. From Table 3 can be concluded that the mean price/kg croquettes in the Belgian supermarkets is 2.76 euro/kg. From research we can learn that the consumer is able to pay 15% extra to consume a product with a better quality or an added value. So the maximum price of 1 kg of leek croquettes will be 3.17 euro/kg. Because our company is new on the market, the price per kg will be in the initial phase more around the mean price (2.76 euro/kg). But when the leek croquettes is accepted by the consumer, the price can be increased to 3.17 euro/kg.
Explanatory technical dossier – A(llium) team
Table 13. Overview of the croquette supply on the Belgian market
Product
Package
Netto weight
Price
Pieces
price/kg
croquettes (Iglo)
Cardboard box
480 g
1,59
18
3,31
croquettes (Iglo)
Plastic bag
1,5 kg
3,65
55
2,43
croquettes (McCain)
Cardboard box
672 g
2,65
24
3,94
Home croquettes (McCain)
Plastic bag
1 kg
2,97
38
2,97
Krok' pom Spar (McCain)
Plastic bag
750 g
2,49
golden croquettes (McCain)
Plastic bag
1 kg
2,82
47
2,82
croquettes (McCain)
Plastic bag
1 kg
2,66
38
2,66
croquettes (Everyday)
Cardboard box
1 kg
0,65
-
0,65
3,32
6.3 Competition There are several brands of croquettes available in mainstream retail outlets. In the grocery stores in Belgium, all of the ready-to-eat varieties are produced by large players, specifically McCain and Lutosa. However, there is a lack of croquettes on the market added with herbs or vegetables, although mashed potatoes with vegetables are available. Our product would be new and innovative in the croquette assortment. As a result, we are able to go in competition with the other companies because of the added value of our products. 6.4 Customer The goal of the creation of our product is to reach the whole population from young to old. It is often the case that in the weekends, a tasty family dinner is prepared. Our product fits perfectly in this meal, especially on holidays. 6.5 Communication The dutch term of our product is Pretkroket (for distribution in Belgium and the Netherlands). The first part of the name refers to the ‘west flanders’ dialect of leek, pret, whilst the second part refers to the product itself. The two parts in combination result in a rhyme, with a funny pronunciation . When we go international, we have to use an English name for our product: leek croquettes, with the slogan: ‘don’t be weak, try the croquettes of leek’. 6.6 Strategy To commercialize this product the ecological aspects of this product will be emphasized. Knowing that Meulebeke is the ‘preigemeente’, promotion stunts will started there.
Explanatory technical dossier – A(llium) team 6.7. SWOT Analysis Strengths Croquettes are a popular food product in Belgium. Food companies pay more attention to the production of more healthy products to partly meet the needs of the consumer. As a consequence, the pretkroket fits in the present life style. The supply of potato croquettes containing vegetables is limited. Thanks to our product, the supply of it can be expanded. While the consumers enjoy their tasty croquettes they also consume an amount of vegetables. Our product can be distinguished from the other croquettes thanks to the content of air-dried leek powder, which contain lot of antioxidants and health promoting sulfur compounds. Because this idea is unique on the market, this will be an added value for the company. The croquettes will be distributed to different super markets, and can be sold in different formats. In that case a large group of the population will be reached. We guarantee a product with a high shelf life because the croquettes are frozen and can be stored for a long time. Weaknesses VeggiCroq is a new company The profit on our products is small, consequently the product sale has go well. Opportunities The demand for healthy product increases, moreover the food industry is one of the most expanding markets. Our product would be the ultimate product to fit in this lifestyle. There is a broad market available for our product (super markets, restaurants, snack bars) and a large target group Threats There will be competition with other types of croquettes from other companies. There can be a new player on the market with a similar product, but with a lower price or broader product range. The consumer can be suspicious about our product. 6.8 Trade creditors Table 4. gives an overview of the trade creditor for the raw materials. Table 14. Overview trade creditors
Ingredient
Company
Potatoes (Bintje) Eggs Dairy butter Breadcrumbs Leek powder Cardboard box and other packaging materials
RTL Patat (Menen-Lauwe, Belgium) Dhaeze (Gavere, Belgium) Dhaeze (Gavere, Belgium) Bakkerij Van De Peer (Schoten, Belgium) FraCha (leek grower, Meulebeke) Dekker packaging (Kobbegem, Belgium)
Explanatory technical dossier – A(llium) team
6.9 Technology Drum washing machine (FMT) The machine consists of a rod drum and frame. By choosing a certain distance between the rods, the maximum size of the impurities to be separated is determined. The cleaning operation is based on a combination of water and mutual rubbing together of products. In order to optimize the rubbing effect, the quantity of product can be regulated by a sliding plate at the discharge side of the drum. Cleaning with water is achieved by means of sprays and/or water bath. Steam peeling The product, previously loaded into the hopper is transferred to the peeler container in which the internal basket rotates to facilitate the proper distribution of the product. The steam injection begins during the loading phase through an injector placed at the bottom of the container. Thanks to the continuous rotation of the inner basket, the air is ejected very quickly (few seconds) and the continuous moving of the product also avoids the formation of air bubbles trapped inside the container. Continuous cooking machine, Croquette and coating machine (Gaser), freezing system and packaging system
Explanatory technical dossier – A(llium) team 6.9 Staff Figure 3 gives an overview of the structure of company Manager (Lien Goetghebeur)
Assistent manager- qualtity manager (Nathalie Bernaert)
Chauffeur
Production employees
R&D responsible
Commercial responsible
Fig. 3. Staff scheme
6.10 Financial Turnover VeggiCroq will sell each year 100 000 packages of veggie croquettes. One year counts 250 working days, which result in 400 packages a day (35 croquettes, 1 kg) or 12 000 croquettes a day. In year 1 or 2, the cardboard boxed of leek croquettes are sold at € 2.76/box, resulting in a turnover of € 276 000. In year 3 the prices per kg are increased from € 2.76 to € 2.96/kg, resulting in a turnover of € 296 000. Expenses The production of leek croquettes needs raw materials. The cost for these products is more or less € 100 000. Next to it, other utilities such as packaging material, but also the use of water electricity and gas are taken into account. Other costs are the maintenance, communication, assurance, salaries etc. The total cost in year 1 € 160 000, year 2 € 155 000 and year 3 € 160 000. Investment The localisation of VeggiCroq will be in West Flanders. A site of 1.300 m² was found on Immoweb (€ 250.000) with a building (1.200 m²) of € 400.000. Renovation is needed to use the building. Next to it, machinery, trucks, computers, equipment is needed. References
Carson, J. (1987). Chemistry and biological properties of onions and garlic. Food Reviews International, 3, 71-103.
Augusti, K. T. Therapeutic and medicinal values of onions and garlic. Brewster, J. L. and Rabinowitch, H. D. 93-108. 1990. CRC Press. Onions and Allied Crops. vol III: Biochemistry, Food Science and Minor Crops.
Lawson, L. D. Phytomedicines of Europe Chemistry and Biological Activity. Lawson, L. D. and Bauer, R. 176-209. 1998. Washington, DC,
Platteau J., Van Gijseghem D. & Van Bogaert T (reds.) (2010), Landbouwrapport 2010, Departement Landbouw en Visserij, Brussel
Havey, M. J., Galmarini, C. R., Gokce, A. F., & Henson, C. (2004). QTL affecting soluble carbohydrate concentrations in stored onion bulbs and
American Chemical Society. Garlic: a review of its medicinal effects and indicated active compounds. Lawson, L. D.
their association with flavor and health-enhancing attributes. Genome, 47, 463-468.
Lanzotti, V. (2006). The analysis of onion and garlic. Journal of Chromatography A, 1112, 3-22.
Fattorusso, E., Lanzotti, V., Taglialatela-Scafati, O., & Cicala, C. (2001). The flavonoids of leek, Allium porrum. Phytochemistry, 57, 565-569.
Hart, D. J., & Scott, K. J. (1995). Development and Evaluation of An Hplc Method for the Analysis of Carotenoids in Foods, and the Measurement of the Carotenoid Content of Vegetables and Fruits Commonly Consumed in the Uk. Food Chemistry, 54, 101-111.
Proteggente, A. R., Pannala, A. S., Paganga, G., Van Buren, L., Wagner, E., Wiseman, S., Van De Put, F., Dacombe, C., & Rice-Evans, C. A. (2002). The antioxidant activity of regularly consumed fruit and vegetables reflects their phenolic and vitamin C composition. Free Radical Research,36,217-233.
BIJLAGEN Bijlage VI: Korte beschrijving preikroketten.
De PRETKROKET Aardappelkroketten zijn, naast frieten, populaire gefrituurde producten in België. Het serveren van deze kroketten gebeurt meer bij hoog culinaire gerechten, tijdens de feestdagen en in familieverband. Naast de aardappel, die een belangrijk landbouwproduct vormt in Vlaanderen, is prei één van de voornaamste vollegrondsgroenten. Een groot deel van de groene bladeren gaat echter deels verloren, enerzijds tijdens oogst en verwerking en anderzijds bij verdere bereiding bij de consument. Uit onderzoek is gebleken dat de groene bladeren een bron zijn van gezondheidsbevorderende componenten, zoals polyfenolen, vitamine C en zwavelbevattende componenten. Een eenvoudige en energie-efficiënte droogtechniek, gevolgd door een vermalingstap kan ervoor zorgen dat de groene bladeren toch kunnen benut worden door ze te verwerken in een voedingsproduct. Het ontwikkelde ecoinnovatieve product, de pretkroket, is een aardappelkroket waarbij aan de puree 3% luchtgedroogd preipoeder wordt toegevoegd. Deze toevoeging geeft als resultaat dat een kroket wordt bekomen met een uiterst aangename smaak. Samengevat kan de pretkroket een oplossing bieden voor het verlies van de groene bladeren en krijgt de aardappelkroket op die manier een toegevoegde waarde zowel naar smaak als nutritionele eigenschappen.
LEEK CROQUETTE Potato croquettes are, next to French fries, popular fried food products in Belgium. They can be served in combination with high culinary dishes, on holidays and in family. Next to the potato, which is an important agricultural product in Flanders, leek is one of the most important vegetable cultivated in the field. Though, a large part of the green leek leaves is left behind on the field during harvesting, another part is lost during processing. However, these green leaves are an important source of bioactive compounds such as polyphenols, vitamin C and sulfur containing compounds. A common and energy efficient drying technique, followed by a milling step, can give an added value to the green leaves by using them in existing food products. Our developed product, a leek croquette, is a potato croquette added with 3% air-dried leek powder. The addition of leek lead to a croquette with a pleasant taste and flavour. In conclusion, the leek croquette can offer a solution for the loss of green leaves, whilst the potato croquette receive an added value concerning taste and nutritional properties.
139
BIJLAGEN Bijlage VII: PowerPoint-presentatie voor de Ecotrophelia-wedstrijd op 26/04/2012.
140
BIJLAGEN Bijlage VII (vervolg): PowerPoint-presentatie voor de Ecotrophelia-wedstrijd op 26/04/2012.
141
BIJLAGEN Bijlage VII (vervolg): PowerPoint-presentatie voor de Ecotrophelia-wedstrijd op 26/04/2012.
142
BIJLAGEN Bijlage VIII: Lay-out voor verpakking van de preikroketten. Voorkant:
Achterkant:
143
BIJLAGEN Bijlage VIII (vervolg): Lay-out voor verpakking van de preikroketten. Zijkanten lengte:
Zijkanten breedte:
144
