Projecten

PRESERVALG

Micro-algen als bron van natuurlijke antioxidanten voor toepassingen in de voedingsindustrie

Opportuniteit & probleemstelling

Microalgen zijn fotosynthetische micro-organismen die diverse types antioxidanten produceren om zich te beschermen tegen reactieve zuurstofspecies die o.a. gevormd worden tijdens de fotosynthese. Deze antioxidanten omvatten, naast specifieke enzymen, carotenoïden, tocoferolen en (poly)fenolen. Onderzoek van Goiris et al. (2012) en een beperkt aantal recente studies hebben aangetoond dat diverse microalgen sterke antioxidantactiviteit vertonen. Het potentieel van carotenoïden uit microalgen als antioxidanten is welbekend. Zo is het gebruik van carotenoïden uit micro-algen voor voedingstoepassingen toegelaten voor beta-caroteen uit Dunaliella en astaxanthine uit Haematococcus. Over andere antioxidanten, zoals (poly)fenolen uit microalgen is echter veel minder gekend.

Antioxidanten worden in eerste instantie aangewend in levensmiddelen om de oxidatieve stabiliteit te garanderen, een belangrijk kwaliteitscriterium van voedingsmiddelen in het algemeen en vetrijke producten in het bijzonder. Hiervoor zijn er zeer afdoende synthetische antioxidanten (bv. BHT, BHA, etc.) op de markt. De moderne consument staat echter sceptisch tegenover het gebruik van deze producten, waardoor de levensmiddelenindustrie reeds geruime tijd op zoek gaat naar natuurlijke alternatieven. Voorbeelden van geslaagde natuurlijke producten zijn extracten van druivenpitten, groene thee, rozemarijn, e.a. Naast extracten van hogere planten wordt recent ook aandacht gevestigd op micro-algen als mogelijke bron van antioxidanten. Zo toonde onderzoek in Vlaanderen (door KU Leuven/KAHO Sint-Lieven) aan dat microalgen, althans in vitro, een veelbelovende alternatieve bron van antioxidanten vormen. In het Flanders’ FOOD project PRESERVALG zullen antioxidantfracties van microalgen verder ontwikkeld worden voor toepassingen in reële voedingsmatrices om vetoxidatie effectief tegen te gaan en om zo de houdbaarheid van hun producten te verbeteren.

Naast hoge antioxidant activiteit hebben microalgen ook een hoge nutritionele waarde (cf. bepaalde vitaminen, gunstige aminozuursamenstelling van de eiwitfractie), waardoor ze veel potentieel bieden voor toepassing in voeders en voeding.

Kortom, micro-algen bieden veel perspectieven om de kwaliteit en bewaarbaarheid van onze levensmiddelen te verbeteren.

Doelstellingen

In het PRESERVALG project was het de bedoeling om eerder opgedane kennis te vertalen naar antioxidantpreparaten die toepasbaar zijn in een industriële context.

Concreet werden de volgende primaire doelstellingen gerealiseerd:

  • Ontwikkeling van toepasbare antioxidantformuleringen uit micro-algen.
  • Inzicht verwerven in de sensorische eigenschappen van de antioxidantpreparaten in verse voedingsproducten.
  • Inzicht verwerven in de doeltreffendheid van de toegevoegde antioxidanten voor het tegengaan van vetoxidatie in voedingsmiddelen aan de hand van zowel analytische als sensorische evaluatie.

Resultaten

Recente informatie omtrent het gebruik van micro-algen in voeding en voeders werd verzameld en verwerkt in een informatiebrochure voor bedrijven. Naast het wetenschappelijk luik werden ook de wereldwijde evoluties in de micro-algen industrie opgevolgd. Een verschuiving van intensief onderzoek omtrent het gebruik van micro-algen als grondstof voor biobrandstoffen naar onderzoek voor toepassingen van algen in voeding/voeders is duidelijk merkbaar, zowel in de academische wereld als in de industrie. Toegepast onderzoek rond gebruik van micro-algen in voeding biedt zeker opportuniteiten voor de Vlaamse voedingsindustrie. Ook op het gebied van regelgeving zijn recent sterke veranderingen doorgevoerd. De Europese regelgeving voor marktintroductie van “novel foods” werd eind 2015 herzien. De procedures werden gestroomlijnd, waaronder applicatie bij een centrale instantie i.p.v. bij nationale instanties, met het oog op eenvoudigere introductie van nieuwe producten. 

Vervolgens werden micro-algenextracten bereid en hun effectiviteit voor inhibitie van vetoxidatie werd uitgetest in twee modelsystemen, i.e. olie-in-water emulsie en bulkolie. Hierbij werd de inhibitie van vetoxidatie door micro-algenextracten steeds vergeleken met commercieel beschikbare (natuurlijke) antioxidantpreparaten. De micro-algenextracten vertragen steeds, in min of meerdere mate, de vetoxidatie. De resultaten bevestigen eerdere onderzoeken die het effect van micro-algenextracten op vetoxidatie onderzochten a.h.v. modelsystemen.

Tot slot werden bepaalde micro-algen geselecteerd voor gebruik in de casestudies. In totaal werden 7 casestudies , waarbij algen van verschillende algenleveranciers uit de gebruikersgroep gebruikt werden. De toepassingen die werden getest omvatten zeer diverse vetrijke producten uit verschillende segmenten van de voedingsindustrie (vleesindustrie, oliën en vetten, bakkerij en deegwaren, sauzen, specerijen en kruiden, bereide maaltijden en dierenvoeding). Net als in de modelsystemen werd in de reële matrices een verbetering van de oxidatieve stabiliteit bekomen door toevoeging van micro-algenextracten. De effectiviteit van de algenpreparaten voor inhibitie van vetoxidatie is hierbij afhankelijk van de matrix en dient geval per geval te worden bekeken. 

De resultaten van de case studies tonen het potentieel van micro-algen als bron van natuurlijke antioxidanten voor toepassing in voeding aan. De resultaten dienen echter nog verder te worden gevalideerd op grotere schaal en aangevuld met sensorische data van experten panels. Ook zijn nog bijkomende data nodig voor standaardiseren van de extracten op basis van te selecteren merkercomponenten.

Uitvoerders

  1. KaHo Sint-Lieven
  2. KULeuven KULAK
  3. Flanders' FOOD

KAHO SINT-LIEVEN

Prof. Luc de Cooman doceert (voedingsmiddelen)microbiologie en mouterij/brouwerij aan KAHO SL. Hij is gespecialiseerd in flavourkwaliteit en -stabiliteit van levensmiddelen, inz. ‘bier en antioxidatieve bierproductie’, alsook in selectieve extractie en fractionering van plantaardig materiaal en toepassing van hoogwaardige preparaten. Op het laboratorium voor Enzym- Fermentatie- en Brouwerijtechnologie (EFBT) wordt reeds gedurende ca. 20 jaar onderzoek verricht naar anti-oxidatieve bierproductie en anti-oxidanten (zie o.a. IWT HOBU (020116), TETRA (040185, 060174) en CO (070673) projecten. Eind 2008 werd samenwerking rond toegepast algenonderzoek met KU Leuven KULAK opgestart, waarbij de nadruk ligt op het oogsten, processing en karakterisering van algenbiomassa, en gedegen kennis werd opgedaan rond cultivatie en processing van algenbiomassa. In 2009 startte Koen Goiris met een doctorale studie rond het potentieel van micro-algen als bron van natuurlijke antioxidanten (promotoren L. De Cooman en K. Muylaert). Het docotraat zal afgelegd worden eind 2013 en het PRESERVALG project kan als directe valorisatie van deze doctorale studie beschouwd worden.

Naast een uitgebreid instrumentarium voor gedetailleerde analyse van levensmiddelen zijn ook pilootinstallaties voor gecontroleerde kweek van micro-algen met fotobioreactoren en processing van algenbiomassa (extractie/fractionering) beschikbaar. De onderzoeksgroep EFBT beschikt dus over de nodige expertise en infrastructuur om een grondige studie van antioxidanten uit algenbiomassa te verrichten en testen uit te voeren op pilootschaal.

De dagelijkse opvolging van het voorgestelde project en de ontwikkeling van de nieuwe antioxidantpreparaten zal gebeuren door Koen Goiris. Daarnaast zal een halftijds laborant worden aangeworven voor het uitvoeren van meer routinematige analysen.

KU LEUVEN KULAK

Prof. Imogen Foubert (KU Leuven KULAK onderzoeksgroep Food & Lipids) is levensmiddelentechnologe met specialiteit lipiden waarbij onderzoek wordt verricht naar nieuwe bronnen van interessante lipiden (o.m. micro-algen), alsook naar de functionaliteit in vetrijke levensmiddelen. De complementariteit van haar expertisedomein is een belangrijk pluspunt om te komen tot een geïntegreerde processing van algenbiomassa, met het oog op maximale benutting ervan. Daarnaast zal ook haar expertise op het vlak van vetoxidatie sterk bijdragen tot dit project.

Prof. Koenraad Muylaert (KU Leuven KULAK onderzoeksgroep Aquatic Biology) is bioloog met specialisatie in groei, het oogsten en de ecologie van micro-algen en heeft dus de nodige expertise rond de eigenschappen en groeivereisten van micro-algen. Zijn kennis is vereist voor de juiste keuze van de te gebruiken algensoorten en begeleiding van de kweek en het oogsten van algenbiomassa.

KAHO Sint-Lieven (EFBT-laboratorium) en KU Leuven KULAK (onderzoeksgroepen Food & Lipids en Aquatic Biology) zijn sinds 2008 actief rond de toepassingen van micro-algen voor verschillende doeleinden. Zij zijn/waren betrokken bij onderstaande projecten in dit domein:

Flanders Food projecten OMEGA-OIL (vergelijking van omega-3 rijke oliën op basis van nutritionele en (fysico)chemische eigenschappen) en Omega-ei (aanrijking van eieren met omega-3 vetzuren met behulp van micro-algen)

IWT-SBO project Sunlight m.b.t. screening en processing van lipiden uit algen, i.s.m. diverse onderzoeksgroepen van de Universiteit Gent en de Universiteit Wageningen

IWT-TETRA project m.b.t. geïntegreerde algenteelt op boerderijschaal, i.s.m. Hogeschool West-Vlaanderen

IWT-O&O project Halosydne voor SBAE Industries m.b.t. monitoring van algenproductiviteit en screening van lipiden in algen

KU Leuven IOF Hefboomproject (IOF-KPH/09/002) m.b.t. het ontwikkelen van innovatieve algengebaseerde producten en technologieën (AlgaeProTech consortium: samenwerking tussen KAHO Sint-Lieven, KU Leuven Campus Kortrijk en KHBO)

Project met Maris Projects (Nederland) gesubsidieerd door de Nederlandse overheid m.b.t. waterzuivering via algenteelt

Diverse bilaterale projecten rond het winnen van hoogwaardige componenten uit micro-algen en cyanobacteriën, waaronder astaxanthine (Haematococcus) en phycocyanine (Arthrospira) voor toepassingen in de voedingsindustrie.

Er is ook een sterke connectie met het Vlaams Algenplatform via Prof. Koenraad Muylaert die mede-oprichter is van het Vlaams Algenplatform en actueel betrokken is bij de opstelling van de roadmap van het algenonderzoek in Vlaanderen.

FLANDERS’ FOOD

De coördinatie van dit project en de ondersteuning van de valorisatie zal opgenomen worden door Marie Demarcke, sinds 2011 wetenschappelijk adviseur bij Flanders’ FOOD. Marie Demarcke heeft ervaring met het coördineren en begeleiden van verschillende projecten in de domeinen micro-algen en vettechnologie. Binnen Flanders’ FOOD is Marie Demarcke één van de adviseurs die innovatie in de micro-algensector opvolgt en ondersteunt.

Marie Demarcke zal instaan voor de projectcoördinatie, de omkadering bij het onderwerp (stand van zake wetgeving, consumentenperceptie, opvolgen van de actualiteit en nieuwsbrieven, patenten,…), ondersteuning bij sensorisch onderzoek, begeleiding van deelnemende bedrijven en uitvoering van het valorisatieplan, inclusief kennisverspreiding tijdens en na afloop van het project (zie ook deel B punt 2 en punt 3).

Deelnemen

Het project ging van start op 1 januari 2014 en liep tot 31 december 2015 (projectduur 2 jaar). De resultaten kunnen steeds opgevraagd worden (mits betaling). Voor meer info en tarief voor aankoop van de resultaten, neemt u best contact op met de projectbeheerder (Elien Danckaerts).