” de accountant moet op de hoogte zijn van de stabiliteitsgegevens om uitgaven voor mogelijke wijzigingen van verwerkingstechnieken, de kosten van nutriëntenpremixen, enz.vast te stellen en te rechtvaardigen.
” de voedingsdeskundige moet op de hoogte zijn van de stabiliteitsgegevens om de keuzes en, uiteindelijk, de levering van nutriënten aan consumenten te beoordelen.De stabiliteit van voedingsstoffen wordt beïnvloed door fysische en chemische factoren. Een breed scala aan fysische en chemische factoren die van invloed zijn op de stabiliteit van voedingsstoffen kan worden gezien in figuur 1. Hoewel vele factoren ernstige nutriëntendegradatie kunnen veroorzaken, kunnen maatregelen worden ontwikkeld om verliezen te minimaliseren door het toepassen van de juiste technologie,die de toepassing van een beschermende coating voor een individuele voedingsstof omvat;toevoeging van antioxidanten; controle van temperatuur, vocht, en pH; andbescherming tegen lucht, licht, en onverenigbare metalen tijdens verwerking en opslag. In dit artikel zullen verschillende manieren worden besproken om de omvang van de afbraak te verminderen, vooral met betrekking tot vitamine A, jodium en ijzer.
vitamine A
vitamine A is een kritische micronutriënt, essentieel voor nachtzicht en voor het behoud van huid-en slijmvliesintegriteit. Een vroeg teken van vitaminegebrek is nachtblindheid. Ernstige vitamine A-deficiëntie kan resulteren in permanente blindheid. Vitamine A-tekort is nog steeds een groot voedingsprobleem in Indonesië en in vele andere delen van de wereld. De belangrijkste interventieprogramma ‘ s tegen vitamine A-deficiëntie die door de Indonesische regering worden beheerd, zijn voedingseducatie, distributie van vitamine A-capsules en versterking van geselecteerde op grote schaal geconsumeerde voedingsmiddelen.
het verrijken van voedingsmiddelen met vitamine A blijkt een zeer bevorderende strategie te zijn. Een proefproject inzake vitamine A-versterking van monosodiumglutamaat (MSG) in drie provincies heeft geleid tot een vermindering van de prevalentievan vitamine A-deficiëntie. Verdere ontwikkelingen zijn afhankelijk van het overwinnen van de kleurveranderingen veroorzaakt door de versterking van MSG met vitamine A. Andere voedingsmiddelen, zoals palmolie en noedels, worden ook beschouwd als dragers van vitamine A.
vitamine A komt in vele vormen voor, zoals retinol (alcohol), retinal(aldehyde), retinylacetaat of retinylpalmitaat (esters), en provitamine Acarotenoïden (b-caroteen, A-caroteen, enz.). Vitamine A is relatief stabiel onder normale opslagomstandigheden, vooral in zware omgevingen.De instabiliteit is voornamelijk te wijten aan zijn chemische structuur, die veeldubbele bindingen bevat die vatbaar zijn voor afbraak (fig. 2).
om de afbraak van vitamine A tot een minimum te beperken, zijn verschillende benaderingen geïntroduceerd. Aangezien vitamine A gevoelig is voor atmosferische zuurstof (de alcoholvorm van vitamine A is minder stabiel dan de esters), is het gewoonlijk beschikbaar als een preparaat dat wordt beschermd door een coating met antioxidant(en). Volgens Murphy is er slechts één belangrijke leverancier van vitamine A (als retinylpalmitaat of acetaat) voor voedselversterking,Hoffman-La Roche uit Zwitserland. Tabel 1 geeft een overzicht van de belangrijkste formuleringen die beschikbaar zijn of zijn geweest.
antioxidanten die aan vitamine A-voormengsels kunnen worden toegevoegd, zijn butylhydroxyanisol (BHA), butylhydroxytolueen (BHT) en A-tocoferolen(vitamine E). Het gebruik van vitamine E als antioxidant wint aan populariteit. Tracemetalen (vooral ijzer en koper) en ultraviolet licht versnellen dedegradatie van vitamine A. de stabiliteit van vitamine A wordt ook beïnvloed door zuurgraad. Onder een pH van 5,0 is vitamine A zeer onstabiel.
ijzer en jodium
ijzertekort is het meest voorkomende voedingsprobleem ter wereld. In Indonesië is de prevalentie van anemie onder zwangere vrouwen, kinderen jonger dan vijf jaar en vrouwelijke werknemers respectievelijk 64%, 55% en 30%.Ijzertekort heeft nadelige effecten op de resistentie tegen infecties, morbiditeit en sterfte ten gevolge van infectieziekten, leerprocessen, gedrag, lichamelijke conditie en productiviteit.
een belangrijke factor die zorgvuldig moet worden beoordeeld bij de bereiding van minerale voormengsels (als ingrediënten voor de verrijking van levensmiddelen) is het soort zout dat moet worden verrijkt. Ijzer wordt gewoonlijk geleverd in de vorm van ijzerfosfaat, ijzerpyrofosfaat, ijzernatriumpyrofosfaat, ijzergluconaat,ijzerlactaat, ijzersulfaat of gereduceerd ijzer (tabel 2), terwijl jodium gewoonlijk wordt geleverd in de vorm van kaliumjodide of jodium.
FIG. 1. Factoren die van invloed zijn op de bestendigheid van nutriënten
FIG. 2. Chemische structuur van vitaminealcohol en b-caroteen
tabel 1. Commerciële vitamine A preparaten beschikbaar fromHoffman-La Roche
|
Type |
Ingrediënten |
Eten toepassing |
|
Retinol palmitaat, acacia, suiker, gemodificeerd zetmeel, BHT, BHA,sodium benzoate, a-tocoferol |
magere droge melk, gedroogd voedsel, droge granen, drank powdersto worden samengesteld voor gebruik |
|
|
250 S |
Retinol palmitaat, gelatine, sorbitol-gewijzigd food starch, sodiumcitrate, corn syrup, ascorbic acid, coconut oil, BHT, a-tocopherol, silicondioxide, BHA |
Dry mix and fluid milk products |
|
Retinyl palmitate, acacia, lactose, coconut oil, BHT, sodiumbenzoate, sorbic acid, silicon dioxide, BHA |
Foods and baked products, dehydrated potato flakes, drymilk |
|
|
500 |
Retinyl palmitate, gelatin, invert sugar, tricalcium phosphate,BHT, BHA, sodium benzoate, sorbic acid, sodium bisulphite |
Dry mix and fluid milk products |
|
Sucrose – retinyl palmitate emulsion in water |
||
|
Oil |
Retinyl palmitate, BHA, BHT |
None |
TABLE 2. Geselecteerde ijzer bronnen die momenteel worden gebruikt in foodfortification
|
Samenstelling |
Andere veel voorkomende naam |
Formule |
Ijzer gehalte (g/kg) |
RBVa |
|
Ijzer (iii) orthofosfaat |
FePO4×xH2Ob |
3-46 |
||
|
Ijzer (iii) pyrofosfaat |
Ijzer pyrophosphate |
Fe4(P2O7)3×9H2O |
45 |
|
|
Ferric sodium pyrophosphate |
Sodium iron pyrophosphate |
FeNaP2O3×2H2O |
14 |
|
|
Ferric ammonium citrate |
FexNH3(C6H8O7)x |
107 |
||
|
Ferrous fumarate |
Fe(C4H2O4) |
330 |
95 |
|
|
Ferrous gluconate |
Fe(C6H12O7)Xc |
120 |
97 |
|
|
Ferrous lactate |
Fe(C3H5O3)2×3H2O |
– |
||
|
Ferrous sulphate |
FeSO4×7H2O |
320 |
100C |
|
|
Iron |
Elemental iron, ferrum reductum, metallic iron |
1,000 |
||
|
Reduced iron, H2 or CO process |
Fe |
960 |
34 |
|
|
Reduced iron, electrolytic |
Fe |
970 |
50 |
|
|
Gereduceerd ijzer, carbonyl |
Fe |
980 |
67 |
Bron: ref. 4.
a. RBV geeft een relatieve biologische waarde aan. Ijzerdeficientraten worden van ijzertekort genezen door ze een ijzermonster of een referentiedosis ijzersulfaat te geven. De genezing wordt gemeten aan de hand van de repletie van het hemoglobine-of verpakte-celvolume in het bloed van de ratten, en de biologische beschikbaarheid van de monsters wordt gerapporteerd tegen een waarde van 100 voor ijzersulfaat. Zo zal elk ijkmonster dat minder beschikbaar is dan ijzersulfaat een RBV van minder dan 100 hebben.
Ijzerorthofosfaat bevat één tot vier vochtmoleculen.
c. De precieze structuren van de ijzerzouten zijn onzeker.
de volgende chemische en fysische factoren dienen grondig te worden gecontroleerd in de formulering voor voedselversterking, met name voor ijzer:
” Oplosbaarheid: ferrozouten zijn beter oplosbaar dan ferrozouten. Oxidatieve toestand: ferrozouten kunnen efficiënter worden gebruikt dan ijzerzouten; ferrozouten zijn echter ook meer reactieve infoodsystemen.
” vermogen om complexen te vormen: ijzerijzer heeft over het algemeen een grotere neiging om complexen te vormen dan ijzerijzer; de vorming van complexen zal de biologische beschikbaarheid van ijzer aanzienlijk verminderen.
bij de bereiding van ijzer als ingrediënt voor voedselversterking moet de mogelijkheid worden onderzocht dat het ijzer reageert of zich met andere voedingsstoffen zal associëren. De aanwezigheid van metaalionen (zoals ijzer) kan een nadelig effect hebben op de kwaliteit als de maatregelen niet naar behoren worden genomen. Er is aangetoond dat ijzer de afbraak van vitamines versnelt (met name vitamine A en C en thiamine), de oxidatieve ranzigheid van oliën en vetten katalyseert en ongewenste veranderingen veroorzaakt (kleur, smaakafwijkingen, enz.)
Effect van de verwerking op de stabiliteit van toegevoegde nutriënten
de stabiliteit van nutriënten wordt beïnvloed door vele chemische en fysische factoren (fig. 1). Daarom moeten verwerkingsparameters worden geselecteerd en gecontroleerd tijdens de verwerking van verrijkte levensmiddelen om de voedingsverliezen tot een minimum te beperken.
vergeleken met vitaminen zijn mineralen (ijzer en jodium) zeer stabiel onder extreme verwerkingsomstandigheden. Het primaire mechanisme van verlies van mineraltiek door uitloging van in water oplosbare materialen . Vitamine A daarentegen is erg labiel in de verwerkingsomgeving. Figuur 3 illustreert de mogelijkheden voor de afbraak van vitamine A (vooral in de provitaminoform b-caroteen). Vitamine A is zowel zuurstof-als temperatuurgevoelig.Borenstain en Ottaway hebben beide gemeld dat vitamine A (en alsob-caroteen) toegevoegd aan voedingsmiddelen gevoelig is voor oxidatieve schade. In de vorm van retinol is vitamine A labieler dan zijn estervorm; daarom worden vitamineesters meestal gebruikt voor voedselversterking, zoals blijkt uit de lijst intable 1.
Tabel 3 toont de stabiliteit van vitamine A in gepasteuriseerd,met multivitamine aangevuld sinaasappelsap. Vitamine A werd licht afgebroken gedurende de eerste twee maanden van opslag. Vitamine A activiteit was veel stabieler toende vitamine werd toegevoegd als b-caroteen.
de stabiliteit van vitamine A wordt ook sterk beïnvloed door de pH. bij een apH van minder dan 5 is vitamine A gevoelig voor oxidatie. Bij lage pH, vitamine Atends isomerize van de Trans naar de cis-configuratie, die heeft een lagere vitamineactiviteit. Het probleem van lage pH wordt vooral ondervonden tijdens de sapverwerking. Vruchtensappen hebben meestal een lage pH (ongeveer 3,0). Om de lage pH te compenseren, kan carbonatatie, die zuurstof uitstoten, worden gebruikt om vitamine A.
te stabiliseren tabel 3. Afbraak van vitamine A tijdens de verwerking en opslag van gepasteuriseerd, multivitamine-aangevuld sinaasappelsap
FIG. 3. Afbraakroute van B-caroteen
Effect van behandeling bij hoge temperatuur op de stabiliteit van nutriënten (vitamine)
omdat hoge temperaturen kunnen worden gebruikt bij de vervaardiging van gefortificeerde levensmiddelen, moeten maatregelen worden genomen om verliezen door thermische afbraak tot een minimum te beperken. Drogen is een verwerkingsmethode die hoge temperaturen gebruikt, en het heeft vele toepassingen in de productie van verrijkte voedingsmiddelen. Drogen wordt meestal uitgevoerd met behulp van verschillende combinaties van tijd en temperatuur, zoals 9 tot 12 uur bij 50°c, 2 tot 3 uur bij 95°C, of 2 tot 5 seconden bij 140°C.To minimaliseer nutriëntenverlies, het gebruik van lagere combinaties van tijd en temperatuur is wenselijk, wat kan worden bereikt door het oppervlaktegebied te verhogen of de druk tijdens het droogproces te verminderen.
Ovendroging is de meest gebruikte methode. Deegwaren kunnen bijvoorbeeld gedurende 9 tot 12 uur bij 50°C of gedurende 2 tot 3 uur bij 95°C in een oven worden gedroogd. O ‘ Brien en Roberton meldden dat b-caroteen stabieler was dan de estervorm van vitamine A tijdens het drogen in de oven. Tijdens de bewerking van macaroni resulteerde het drogen van de oven gedurende 9 tot 12 uur bij 50°C in een verlies van 14% aan vitamine A. Bij dezelfde behandeling werd echter slechts ongeveer 5% b-caroteen verloren. Bovendien veroorzaakte het drogen gedurende 3 tot 5 uur bij 95°C de vernietiging van 23% vitamine A, maar slechts 8% B-caroteen.
het drogen van trommels wordt vaak gebruikt voor de vervaardiging van verrijkte voedingsmiddelen in poedervorm. Het voordeel van het drogen van trommels ten opzichte van conventionele ovendroging is dat hogere temperaturen kunnen worden gebruikt met een verwerkingstijd van slechts 2 tot 30seconden. De combinatie van hoge temperatuur en korte tijd (HTST) maximizesnutrient retentie.
bovendien wordt de trommeldroger meestal gebruikt voor vloeibare voedselslurries. Daarom kan het materiaal een zeer hoge temperatuur bereiken als het een film over het trommeloppervlak vormt. De vorming van deze film tijdens het drogen kan een zekere bescherming bieden aan de voedingsstoffen tegen oxidatieve schade, vooral in vergelijking met soortgelijke HTST-processen, zoals het extrusieproces. Tabel 4 laat zien dat het vasthouden van nutriënten tijdens het drogen van trommel/ roller veel beter is dan extrusie verwerking vanwege de filmvorming .
sproeidrogen is een andere techniek die kan worden gebruikt voor de vervaardiging van verrijkte levensmiddelen. Naast tijd-temperatuurcombinaties, andere maatregelen om te voorkomen of te minimaliseren het contact van gespoten voedingsmiddelen met zuurstofbehoefte worden toegepast. Tijdens het sproeidrogen wordt een fijne spray van voedsel in de droogkamer gebracht, waar het een stroom hete lucht tegenkomt, die snel droogt. Het sproeiproces verhoogt sterk het contact van het voedsel metzuurstof, waardoor oxidatieve schade wordt versneld.
er zijn verschillende manieren geïntroduceerd om oxidatieve schade tot een minimum te beperken,waaronder de toevoeging van antioxidanten en het aanbrengen van bekledingsmaterialen en capsulatie. Coatingmateriaal kan worden aangebracht met behulp van sucrose in een grondstof formulering. Johnson et al. bleek dat een Coating met ten minste 10% sucrose nodig was om een goede bescherming te bieden tegen oxidatieve aanvallen tijdens het sproeidrogen. Zij merkten ook op dat, indien mogelijk, toevoeging van 15 tot 20% saccharose aan de samenstelling van de grondstof wenselijk is, omdat dit een grotere bescherming tegen oxidatie biedt.
tabel 4. Vitamine verliezen: extrusie Versus roldroging
bron: ref. 8.
om de door oxidatie tijdens het drogen veroorzaakte verslechtering tot een minimum te beperken,mogen na het drogen nutriënten worden toegevoegd. Dit is gedaan in melkversterking, waarbij droge voormengsels met de voedingsstof op het gewenste niveau werden gebruikt.Deze werkwijze (vijg. 4) is relatief eenvoudig en efficiënt, maar vereist extramixapparatuur.
een andere verwerking van levensmiddelen waarbij hoge temperaturen worden gebruikt, is het extrusieproces. Extrusie is erg populair voor de productie van snacks en kant-en-klare ontbijtgranen. Extrusie heeft verschillende voordelen ten opzichte van andere methoden, omdat het een zeer veelzijdig proces is dat verschillende bewerkingen omvat: mengen, koken en vormen. Verschillende parameters zijn belangrijk om de kwaliteit van het eindproduct te bepalen, waaronder temperatuur (100°tot 140°C of hoger), vochtgehalte, coatingsysteem en zuurstof, evenals andere parameters die kenmerkend zijn voor het extrusieproces, zoals druk, doorvoer,snelheid (rpm) van de schroef en matrijsdiameter . Indien mogelijk, moet fortificatie worden gedaan tijdens het laatste proces om de retentie van nutriënten te maximaliseren. In dit stadium kan fortificatie worden uitgevoerd tijdens het aanbrengen van smaak.
FIG. 4. Versterking van gesproeidroogde melk met vitamines
stabiliteit van de nutriënten en correcte etikettering
de toegenomen bewustwording van de consument ten aanzien van gezonde voeding heeft de voedselproducenten gedwongen informatie over de samenstelling van hun producten op het etiket te vermelden. Bij verrijkte voedingsmiddelen is de hoeveelheid toegevoegde voedingsstof die op het etiket wordt vermeld, zeer belangrijk.
om binnen een realistische houdbaarheidstermijn aan etiketteringsclaims te voldoen, moeten de fabrikanten het gedrag en de kinetiek van de afbraak van nutriënten grondig bestuderen. Om correcte beweringen te doen over het nutriëntengehalte van een product op het etiket, moet de hoeveelheid toegevoegde nutriënten daadwerkelijk hoger zijn dan de hoeveelheid die op het etiket wordt vermeld of vermeld. Het verschil tussen het geformuleerde en het gedeclareerde niveau staat bekend als overmaat. Overmaat = (hoeveelheid nutriënt in het product – op het etiket aangegeven hoeveelheid)/op het etiket aangegeven hoeveelheid × 100.
de overmaat zal variëren naar gelang van de inherente stabiliteit van de voedingsstoffen, de omstandigheden waaronder het levensmiddel wordt bereid en verpakt, en de houdbaarheidvan het product. Zo vereisen de labiele of onstabiele voedingsstoffen, zoals vitamine A, over het algemeen hoge overmaat. Tabel 5 toont voorbeelden van vitamine A-overmaat die in drie verschillende producten wordt gebruikt. Een overmaat van 25% betekent dat als de aangegeven hoeveelheid vitamine A bijvoorbeeld 20 mg per gram product is, het inputniveau of de hoeveelheid voedingsstof in deformulering 25 mg per gram product moet zijn.
de houdbaarheid en de aangegeven hoeveelheid van een nutriënt op het etiket(gebaseerd op de hoeveelheid nutriënt die overblijft aan het einde van de houdbaarheid van een product) kunnen worden bepaald met behulp van verschillende methoden, waaronder de methode van Arrhenius zoals beschreven door Labuza en Riboh .
de kinetiek van de afbraak van nutriënten kan worden gemodelleerd als nul-of eerste-orde-kinetiek . Met behulp van een eenvoudig kinetisch model kunnen we de houdbaarheid en de overmaat van een bepaalde voedingsstof voorspellen. In Tabel 6 worden de door het Arrhenius-model voorspelde verliezen vergeleken met de werkelijke verloren bedragen.
een ander aspect van de etikettering van verrijkte levensmiddelen is de claim voor nutriënten. In het Verenigd Koninkrijk bijvoorbeeld, als op het etiket wordt beweerd dat een levensmiddel een “rijke” of “uitstekende” bron van een bepaalde vitamine of mineraal is, moet de dagelijkse portie levensmiddelen (omschreven als “de hoeveelheid levensmiddelen waarvan redelijkerwijs kan worden verwacht dat zij per dag worden geconsumeerd”) ten minste de helft van de aanbevolen hoeveelheid dieetvoeding (ADH) voor die voedingsstof bevatten . Voor de eisen van andere landen moeten specifieke levensmiddelenwetten en-voorschriften worden geraadpleegd.
tabel 5. Vitamine A overschrijdingen in drie producten
|
Product |
houdbaarheid (mo) |
Overdosering (%) |
|
op basis van Melk versterkte drinken poeder |
12 |
25 |
|
Versterkte maaltijdvervanger |
12 |
45 |
|
Multivitamine tablet |
30 |
60 |
conclusie
voedselversterking is een nutritioneel interventieprogramma met een specifiek gedefinieerde doelpopulatie, en de doeltreffendheid ervan wordt gemeten aan de hand van de vraag of het verrijkte voedsel al dan niet door die populatie wordt aanvaard, gekocht en geconsumeerd. Het succes van een voedselverwerkingsprogramma wordt afgemeten aan de vraag of de voedings-en gezondheidsstatus van de doelgroep is verbeterd. Daarom moeten verscheidene belangrijke aspecten zorgvuldig worden beoordeeld bij de ontwikkeling van een voedselversterkingsprogramma, zoals het bepalen van de voedingswaarde-stabiliteit onder normale opslag-en gebruiksomstandigheden. Vanuit technisch oogpunt is de stabiliteit van de voeding tijdens de formulering, bereiding en verwerking van cruciaal belang voor de effectieve productie van verrijkte voedingsmiddelen.
vele factoren kunnen ernstige afbraak van nutriënten veroorzaken. Daarom moet de juiste technologie om verliezen te minimaliseren worden geïmplementeerd. Sommige strategieën voor het stabiliseren van nutriënten inhoud omvatten de toepassing van beschermende coating voor de individuele voedingsstof;de toevoeging van antioxidanten; de controle van temperatuur, vocht, en pH; en bescherming tegen lucht, licht,en incompatibele metalen tijdens verwerking en opslag.
de stabiliteit van nutriënten en de omstandigheden waaronder gefortificeerde levensmiddelen worden bereid, vervaardigd en verpakt, zullen van invloed zijn op de houdbaarheid van het product en, tegelijkertijd, op de overmaat aan nutriënten. De mate van voedingsdegradatie in levensmiddelen en de duur van de houdbaarheid zullen het niveau van overmaat bepalen. De mate van afbraak van nutriënten kan worden bepaald door verschillende methoden, waaronder de relatief eenvoudige Arrhenius-methode, die kan worden gebruikt om de houdbaarheid en de overmaat van een bepaalde nutriënt te voorspellen.
tabel 6. Vitamine verliezen (%) na zes maanden opslag at20°C en 75% relatieve luchtvochtigheid
|
Vitamine |
Voorspeld aan de hand van Arrhenius’ model |
Geanalyseerd na opslag |
|
24.0 |
23.0 |
|
|
Vitamine A voorbereiding |
15.0 |
10.0 |
|
Foliumzuur |
8.1 |
7.4 |
|
vitamine B12 |
9.2 |
7.7 |
bron: ref.11.
3. Murphy PA. Technologie van vitamine A fortificatie van voedingsmiddelen in ontwikkelingslanden. Food Technol 1996; 50 (9): 69-74.
4. Richardson DP. Ijzerversterking in voedingsmiddelen en dranken. Chem Ind1983; 13: 498-501.
5. Archer MC, Tannenbaum SR. vitamines. In: Tannenbaum SR, ed.Voedings-en veiligheidsaspecten van de voedselverwerking. New York: Marcel Dekker, 1979.
6. Borenstain B. Technologie van Fortificatie. In: Tannenbaum SR, ed. Voedings-en veiligheidsaspecten van de voedselverwerking. New York: Marcel Dekker, 1979:217-31.
9. Johnson LE, Gordon HT, Borenstain B. technologie van breakfastceral fortificatie. Cereal World 1988; 33: 278-330.
10. Schlude M. de stabiliteit van vitaminen in extrusie koken. In: O ‘ Connor C, ed. Extrusietechnologie voor de voedingsindustrie. London: Elsevier Applied Science, 1987.
11. Labuza TP, Riboh D. theorie en toepassing van Arrhenius ‘ kinetica om de voorspelling van nutriëntenverliezen in voedsel. Voedingstechnologie1982; 36 (2):66-74.
12. Labuza TP. Open houdbaarheid dating van voedingsmiddelen. Westport, Conn, USA: Food and Nutrition Press, 1982.