Veel gewassen gaan de voedingsindustrie in en eindigen als losse ingrediënten voor levensmiddelen. Dit proces kost veel energie en water. Bovendien is lang niet alles na verwerking nog bruikbaar. Voedingswetenschappers en biomoleculaire wetenschappers van Wageningen University & Research denken dat het efficiënter en tegelijk duurzamer kan. Zij startten eind 2021 het project Sustainable Plant Fractionation.
Slechts een kwart van het drooggewicht van gewassen komt terecht in menselijke voeding. De overige driekwart gaat naar landbouwdieren of blijft over na verwerking door de voedingsindustrie. Zeker dat laatste kan efficiënter, want nu gaan er nog heel wat voedingsstoffen verloren. Bijvoorbeeld bij het brouwen van bier is het vaak efficiënter om bepaalde delen van de gerstkorrel te gebruiken en dus zo goed mogelijk te scheiden wat je nodig hebt. Dit kan met droge fractionering – een proces zonder water, maar mét lucht en elektriciteit. Om zetmeel uit aardappelen te halen, gaan de knollen juist wél het water in. Dit proces heet natte fractionering. Wat vervolgens overblijft, wordt nu nog niet optimaal benut.
Jean-Paul Vincken, hoogleraar Levensmiddelenchemie is projectleider van Sustainable Plant Fractionation. ‘Uit een aardappel kun je zetmeel halen. Het sap dat hierbij overblijft, zit nog boordevol eiwitten en andere componenten. Vooral die eiwitten zijn interessant voor het maken van allerlei voedingsmiddelen. Tijdens aardappelverwerking reageren componenten van het sap met zuurstof, waardoor ze veranderen’, vertelt Vincken. Die veranderingen zijn niet gunstig voor de verdere verwerking van aardappeleiwit.
Recept voor nieuwe ingrediënten
Door de reacties met zuurstof ontstaan bij aardappelen bijvoorbeeld twee problemen: bruinkleuring en een nare bijsmaak in de eindproducten. ‘We kijken nu of het proces ook met zo min mogelijk zuurstof kan plaatsvinden. Dat voorkomt beide reacties. Een andere optie is om de reacties te vertragen door bij lagere temperatuur te werken’, aldus Vincken. De voedingsindustrie heeft hier wel oren naar, weet hij, maar zit ook nog met veel vragen.
In totaal werken acht leerstoelgroepen in de voedingswetenschappen en biomoleculaire wetenschappen samen om de nieuwe processen en producten te onderzoeken. Telkens werken twee groepen nauw met elkaar samen. Die verbanden zijn heel stevig, verder is de samenwerking losser. ‘Het is nu nog een eilandengroep met een paar bruggen, maar ik hoop dat er meer verbindingen komen’, aldus Vincken.
Structuur op het kleinste niveau
Zelf heeft Vincken het meeste contact met de leerstoelgroep Fysica en Fysische Chemie van Levensmiddelen. Deze groep bestudeert de microstructuur van de oude en nieuwe ingrediënten. Een belangrijke vraag is namelijk: als je een gewas op een andere manier verwerkt, zijn ingrediënten zoals aardappeleiwit dan nog hetzelfde?
‘Hoe je zo efficiënt mogelijk een ingrediënt verkrijgt, heeft te maken met het materiaal en de eigenschappen’, legt Erik van der Linden uit. Hij onderzoekt hoe het materiaal is opgebouwd op een schaal van 1/10 tot 1/10.000 millimeter. ‘Die eigenschappen maken uit voor de hoeveelheid en kwaliteit van de eiwitten en ook voor de verdere verwerking, bijvoorbeeld het maken van bier. Bovendien kan de microstructuur ook invloed hebben op de vertering in het lichaam. Van gewas tot lichaamscel is dus kennis nodig over zulke kleine structuren.’
Vertering
Wat doet de nieuwe manier van verwerken voor de hoeveelheid vezels, vitamines en mineralen? Ook daar was nog weinig over bekend. Bij de leerstoelgroepen Food Quality Design en Microbiologie nemen ze daarom de vertering onder de loep. Zij gebruiken het SHIME-model dat de vertering in de maag, dunne darm en de drie delen van de dikke darm nabootst. In elk stuk zijn darmbacteriën aanwezig die van nature in dat gedeelte van de darm zitten. De onderzoekers kijken hiermee hoe de nieuwe ingrediënten worden verteerd en welke effecten dat heeft op onze gezondheid.
Verwerken met weinig zuurstof op een lage temperatuur roept tot slot nog een andere vraag op. Wat als het product nog schadelijke stoffen en bacteriën bevat, die vroeger door de hitte volledig kapot gingen? ‘We weten al welke van die stoffen en micro-organismen in aardappelen en gerst voorkomen, maar niet of daar nog sporen van over zijn door de voorzichtige manier van bewerken’, zegt Hans Bouwmeester, universitair hoofddocent Toxicologie. Samen met Heidy den Besten, persoonlijk hoogleraar Food Microbiology, brengt hij alle mogelijke risico’s in kaart. ‘Zonder proefdieren, maar met menselijke cellen in het laboratorium, gegevens uit de literatuur en computermodellen om de vertaalslag naar de gehele mens te maken.’
Samenwerking stimuleren
Drie keer per jaar brengt Vincken de onderzoekers van alle acht groepen bij elkaar om kennis uit te wisselen. Bovendien weten de onderzoekers elkaar ook tussentijds te vinden. Van der Linden: ‘Soms geven we advies aan de anderen. Soms ontstaat er een nieuwe samenwerking.’ ‘En voor je het weet’, vult Bouwmeester aan, ‘komen er nieuwe ideeën uit voort voor toekomstige projecten.’
Ook het bedrijfsleven is betrokken, omdat zij de ingrediënten daar in de praktijk gebruiken. Vincken: ‘Nu werken we met gerst en aardappel, maar de kennis is relevant voor de verwerking van veel meer planten op een duurzamere manier.’