Inzicht in de biotoegankelijkheid van lycopeen in olie/tomaatmengsels na toepassen van hittebehandelingen en homogenisatie

Hitte en homogenisatie als tools voor verbeterde opname van lycopeen, een antioxidant uit tomaten

Probleemstelling en onderzoeksstrategie

Veel mensen hebben steeds meer interesse in gezonde voeding. Zowel rauwe als verwerkte groenten en fruit zijn belangrijke onderdelen van een evenwichtig en gezond dieet omwille van hun gunstige nutritionele samenstelling. Binnen de groep van carotenoïden is lycopeen niet alleen verantwoordelijk voor de dieprode kleur van tomaten, maar heeft het enkele belangrijke eigenschappen in het menselijke lichaam als antioxidant. Antioxidanten vangen reactieve zuurstofmolecules en kunnen zo bescherming bieden tegen prostaatkanker en hart- en vaatziekten. Hoewel lycopeen in hoge concentratie aanwezig is in tomaten, verloopt de opname van deze fytochemische stof in het lichaam niet altijd optimaal. Lycopeen is sterk vetoplosbaar waardoor de vertering en opname van dit carotenoïde analoog verloopt aan deze van vetten en oliën. Spijtig genoeg zorgen de waterige tomatenstructuur en andere structurele barrières in de tomatencellen, zoals onder andere celwand/celmembraan, voor een verminderde vrijzetting van lycopeen uit rauwe tomatenpulp, een noodzakelijk voorwaarde voor de opname van dit antioxidant.

In dit thesisonderzoek werd onderzocht hoe procesvoering en productformulatie de vrijzetting van lycopeen uit tomatenpulp kunnen beïnvloeden. De hoeveelheid uit tomatenpulp vrijgezet lycopeen, aangeduid als biotoegankelijk lycopeen, werd telkens bepaald door zuivere tomatenpulp en olie/tomaatmengsels te onderwerpen aan een in vitro vertering. Uiteindelijk werd na vertering de fractie lycopeen dat uit de tomatenpulp vrijgezet werd bepaald. Eerst werd de invloed van toevoegen van olie aan tomatenpulp onderzocht. Hiernaast werd ook bestudeerd hoe hittebehandelingen, hogedrukhomogenisatie en combinaties van beiden een invloed kunnen uitoefenen op de vrijzetting van lycopeen uit zowel tomatenpulp als olie/tomaatmengsels.

Lipiden als transportmedium voor lycopeen

Lycopeen wordt in ons lichaam op dezelfde manier verteerd en geabsorbeerd als lipiden. De aanwezigheid van olie of vet in een maaltijd kan ervoor zorgen dat lycopeen gemakkelijker uit tomatenpulp kan vrijgezet worden. Olie kan het lycopeentransport over de waterige tomatenstructuur immers faciliteren. De mate waarin lipiden de biotoegankelijkheid van lycopeen kan verhogen is sterk afhankelijk van de hoeveelheid en de soort van de gebruikte lipiden. Verschillende soorten lipiden werden getest op hun vermogen om lycopeen beter vrij te zetten uit tomaten. Hiervoor werd telkens 5% lipide toegevoegd aan de tomatenpulp. Het onderzoek bevestigt dat toevoegen van olie leidt tot een verhoogde vrijzetting van lycopeen. Verder blijkt dat olijfolie het meest geschikt is om lycopeen uit tomaten vrij te zetten. Een scheutje olijfolie toevoegen aan tomatengerechten verbetert dus opname van lycopeen.

Verhitten van tomatenpulp

Naast het toevoegen van olie kan tomatenpulp verhit worden om een verhoogde vrijzetting van lycopeen te bekomen. Verhitting van tomatenpulp zorgt ervoor dat de celwand en celmembraan die tomatencellen omringen stukgemaakt worden. Lycopeen is binnenin tomatencellen verankerd door proteïnen aan membranen waardoor het moeilijk uit tomatencellen kan migreren. Anderzijds zorgen hoge temperaturen voor afbraak van de meeste vitamines en antioxidanten. Gelukkig is lycopeen een uitzondering en vertoont het een goede weerstand tegen hitte. Netto kan het opwarmen van tomaten hierdoor dus leiden tot verbeterde vrijzetting en opname van lycopeen. De resultaten uit dit onderzoek tonen aan dat enkel intense hittebehandelingen in staat zijn om tomatencellen dermate aan te tasten dat meer lycopeen vrijgezet wordt. Concreet zorgt verhitten van tomatenpulp gedurende 20 min bij 120 °C voor een verhoogde vrijzetting van lycopeen uit tomatenpulp terwijl dit niet waargenomen werd bij 90 °C. Deze stijging werd ook waargenomen wanneer 5% lipide aan de tomatenpulp toegevoegd werd alvorens de pulp te onderwerpen aan milde (20 min bij 70 °C of 90 °C) en intense (20 min bij 120 °C) hittebehandelingen. Intens verhitten van tomatenpulp heeft dus een positief effect op de vrijzetting van lycopeen, in het bijzonder in aanwezigheid van olie.

Homogeniseren van tomatenpulp

Hogedrukhomogenisatie (HPH) is een techniek die ervoor zorgt dat tomatencellen verscheurd worden in celfragmenten terwijl de oliedruppels fijnverdeeld worden in het water. Het stukmaken van de omringende celwand/celmembraanbarriëre door homogenisatie kan ervoor zorgen dat lycopeen beter uit de tomatenpulp kan vrijgezet worden. Spijtig genoeg komt deze theorie niet overeen met de waarnemingen. De vrijzetting van lycopeen bleef in de experimenten ongewijzigd na homogenisatie. Homogenisatie zorgt naast celdisruptie wat leidt tot een verhoging van de viscositeit van de tomatenpulp wat maakt dat de in vitro vertering van lipiden en het tomatenstaal minder goed verloopt en er minder lycopeen vrijgezet wordt. In het geval van tomaten heeft homogenisatie dus weinig invloed op de vrijzetting van lycopeen.

Homogeniseren en verhitten van tomatenpulp

Wanneer olie/tomaatmengsels na homogenisatie verhit worden kan dit aanleiding geven tot een ver­hoogde vrijzetting van lycopeen ten opzichte van deze in mengsels die enkel verhit worden. Dit is mogelijk omdat de tomatencellen immers reeds stukgemaakt werden alvorens ze verhit worden. Het onderzoek toont aan dat lycopeen al beter vrijgezet wordt bij lagere temperaturen (20 min bij 90 °C) wanneer het olie/tomaatmengsel eerst gehomogeniseerd werd, vergeleken met de hoge tempera­tuur (20 min bij 120 °C) die nodig zijn om verhoogde lycopeenvrijzetting in niet gehomogeniseerde olie/tomaatmengsels te bekomen. Hogedrukhomogenisatie, gevolgd door een milde hittebehande­ling zorgt dus voor verhoogde vrijzetting van lycopeen uit olie/tomaatmengsels.

Verwerkte tomatenproducten versus kanker en hart- en vaatziekten

Naast een voldoende inname van lycopeenrijke tomatenproducten is het belangrijk dat lycopeen voldoende biotoegankelijk is. Verhoging van biotoegankelijkheid kan door olie aan de tomatenpulp toe te voegen, en deze intens (20 min bij 120 °C) te verhitten zodat lycopeen beter vrijkomt uit de tomatencellen. Ook homogenisatie van olie/tomaatmengsels, gevolgd door een milde (20 min bij 90 °C) hittebehandeling verhoogt de lycopeenvrijzetting uit het mengsel. De opname van lycopeen in het menselijk lichaam is van belang in het voorkomen van hart- en vaatziekten, welke in 2010 verantwoordelijk waren voor maar liefst 35% van het totaal aantal sterfgevallen in België (Bron: WHO). Consumptie van hittebehandelde tomatenproducten wordt in deze studie aanbevolen en kan geïntegreerd worden in een dieet dat rijk is aan vezelrijke componenten zoals groenten, fruit en granen.