ITEM METADATA RECORD
Title: Influence of exogenous pectinmethylesterase and processing on structural and functional properties of pectin: Insight in texture evolution of processed strawberries
Other Titles: Invloed van exogeen pectinmethylesterase en procesvoering op structurele en functionele eigenschappen van pectine: Inzicht in textuurevolutie van verwerkte aardbeien
Authors: Fraeye, Ilse
Issue Date: 16-Oct-2009
Abstract: Textuur van fruit, groenten en hiervan afgeleide producten is een belang rijk kwaliteitsaspect. Verwerken van dergelijke producten met het oog op conservering resulteert vaak in ongecontroleerde textuurdegradatie. Tex tuur is deels gerelateerd aan pectine, een celwandpolysacharide in plant en. Zowel enzymatische als niet-enzymatische pectineconversies kunnen de functionele eigenschappen van dit polysacharide in situ </ &gt;veranderen. Zo is depolymerisatie van pectine vaakéén van de oorzaken v an textuurdegradatie tijdens procesvoering. De gevoeligheid van pectine voor depolymerisatie hangt af van de veresteringsgraad. Deze kan verlage n door ontestering, al dan niet gekatalyseerd door pectinmethylesterase (PME). Daarnaast leidt ontestering tot de vorming van negatief geladen c arboxylgroepen die kunnen interageren met calcium, zodat een verstevigen d netwerk gevormd wordt in de celwand. Infusie van exogeen PME in poreuz e fruit- en groentesoorten is een veelbelovende techniek om textuurdegra datie van deze producten tijdens procesvoering te beperken. Dit werk ond erzoekt het textuurwijzigende effect van infusie van PME in aardbeien vó ór procesvoering. Niet enkel thermische, maar ook hogedrukprocessen word en bestudeerd. Deze techniek om voedsel te preserveren geniet steeds mee r interesse omdat hij toelaat micro-organismen te inactiveren terwijl or ganoleptische en nutritionele kwaliteitsverliezen minimaal zijn. In een eerste deel werd ontestering van aardbeipectine bestudeerd in een modelsysteem. Wateroplosbaar pectine werd geïsoleerd uit aardbeien en g ekarakteriseerd in vergelijking met commercieel verkrijgbaar appelpectin e. Beide pectines werden blootgesteld aan enzymatische ontestering door recombinant Aspergillus aculeatus PME. De snelheid van o ntestering bij verhoogde druk (0,1 – 500 MPa) en temperatuur (20 – 60&amp;nb sp;&#176;C) werd bepaald. Optimale activiteit werd waargenomen bij 200 - 300 MPa gecombineerd met 45 - 55 &#176;C. Bij alle onderzochte condities wer den beide pectines aan een vergelijkbare snelheid ontesterd. Textuurdegradatie van fruit en groenten tijdens een thermisch proces is voor een deel te wijten aan depolymerisatie van pectine. Daarom werd de invloed van pectine-eigenschappen (veresteringsgraad en –patroon) en pro cescondities (pH 2,0, 3,0, 5,0 en 7,0, temperaturen van 80 tot 110 &#176;C) op de snelheidsconstantes van pectinedegradatie bestudeerd. Pectines met variërende veresteringsgraad en –patroon werden gemaakt. Pectineoplossingen werden thermisch behandeld; de mate van zure hydrolyse, ß-eliminatie en ontestering werd g emeten in functie van de behandelingstijd. Bij een daling van veresterin gsgraad en pH verlaagden de snelheidsconstantes van ß-eliminat ie terwijl de snelheidsconstantes van zure hydrolyse toenamen. Snelheids constantes van ontestering waren minimaal bij pH 3,0 en namen zowel bij hogere als bij lagere pH toe. De verschillen in veresteringspatroon tuss en de geproduceerde pectines hadden weinig invloed op de reactiesnelheid sconstantes. Alle snelheidsconstantes namen toe bij stijgende temperatuu r, de snelheidsconstantes van depolymerisatie waren sterker afhankelijk van de temperatuur dan die van ontestering. Vervolgens werd de invloed van veranderingen in pectinestructuur op de f unctionele eigenschappen onderzocht door gelering van pectine in aanwezi gheid van calciumionen te bestuderen in een modelsysteem. Een verzamelin g pectines met variërende veresteringsgraad en –patroon en variërende po lymerisatiegraad werd bereid. De pectineproducten werden gekarakteriseer d. Pectine-calcium gels werden gemaakt met variërende concentraties aan beide componenten. Zowel reologische als texturele eigenschappen van de resulterende gels werden bestudeerd. De gelsterkte steeg met dalende ver esteringsgraad. Bij erg lage veresteringsgraad en hoge calciumconcentrat ie waren de gels echter bros, wat resulteerde in lage breuksterkte. De g eleigenschappen werden niet enkel bepaald door de veresteringsgraad, maa r ook door het veresteringspatroon. De gelsterkte verhoogde met toenemen de calcium- of pectineconcentratie. Depolymerisatie van pectine had een negatieve invloed op de gelsterkte, maar toevoeging van een grotere hoev eelheid calcium kon hier gedeeltelijk voor compenseren. Bij hoge calcium concentratie leidde depolymerisatie van pectine echter tot een toename v an de brosheid van de gels. Ten slotte werd het potentieel van infusie van fungaal PME in aardbeien voor het beperken van textuurdegradatie tijdens procesvoering onderzocht . Twee case studies werden uitgevoerd. In een eerste case study werden aardbeien geïnfuseerd me t water, fungaal PME en/of calcium. Deze aardbeien, alsook niet-geïnfuse erde referentiestalen, werden thermisch behandeld bij 95 &#176;C. Wannee r aardbeien werden geïnfuseerd met PME in afwezigheid van calcium daalde de veresteringsgraad van pectine, maar de ketens bleven wateroplosbaar, wat er op wijst dat ze niet aan elkaar verankerd waren met calcium. Ver hitten van PME-geïnfuseerde aardbeien bij 95 &#176;C resulteerde in solu bilisatie en depolymerisatie van pectine, wat weerspiegeld werd in weefs elschade en een uitgesproken daling in stevigheid, vergelijkbaar met nie t-geïnfuseerde, verhitte aardbeien. Wanneer daarentegen werd geïnfuseerd met een combinatie van zowel PME als calcium, werd een sterke daling in procesgerelateerde weefselschade opgemerkt. Dit kan verklaard worden do or een toename van verankering van laag veresterde pectineketens met cal cium. In een tweede case study werden aardbeien geïnfuseerd met fun gaal PME en calcium, gevolgd door een thermisch proces (70 &#176;C – 0,1 MPa), een hogedrukproces (25 &#176;C – 550 MPa) of een gecombineerd the rmisch-hogedrukproces (70 &#176;C – 550 MPa). Behandelen van aardbe ien bij deze condities leidde niet tot significante depolymerisatie of s olubilisatie van pectine. Toch resulteerden alle processen in een duidel ijke daling in stevigheid. Dit verlies aan stevigheid kon beperkt worden door infusie van PME en calcium, hoewel de mate van dit voordelige effe ct afhing van het type proces. Tijdens een hogedruk- of gecombineerd the rmisch-hogedrukproces daalde de veresteringsgraad van pectine in geïnfus eerde aardbeien sterk, wat wellicht het gevolg was van een hogere activi teit van fungaal PME onder hoge druk. In geval van het hogedrukproces we rd dit gereflecteerd in een erg stevige textuur. Het gecombineerd thermi sch-hogedrukproces veroorzaakte daarentegen sterkere weefselschade, onda nks de voordelige pectine-eigenschappen. Er kan besloten worden dat infusie van PME en calcium in aardbeien een w aardevolle techniek is om textuurdegradatie als gevolg van procesvoering te beperken. De mate van textuurverbetering hangt voornamelijk af van d e procestemperatuur.
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Centre for Food and Microbial Technology

Files in This Item:
File Status SizeFormat
PhD Ilse Fraeye.pdf Published 13706KbAdobe PDFView/Open Request a copy

These files are only available to some KU Leuven Association staff members

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.