In een reviewartikel geven onderzoekers van Danisco een overzicht van de verschillende benaderingen die door voedingstechnologen worden gebruikt in de vervanging van gehydrogeneerde plantaardige oliën.
Onverzadigde vetzuren bevatten één of meerdere dubbele bindingen. Men onderscheidt twee isomere vormen, dit zijn moleculen met dezelfde chemische structuur maar waarbij de oriëntatie verschilt. Als de waterstofatomen aan dezelfde zijde van de dubbele binding gesitueerd zijn, spreekt men van de cisconfiguratie, in het andere geval spreekt men van de transconfiguratie (Figuur 1). De meeste vetzuren in levensmiddelen hebben een cisconfiguratie. In vergelijking met cisonverzadigde vetzuren zijn transonverzadigde vetzuren in het algemeen stabieler (bv. naar oxidatie toe) en hebben zij een hoger smeltpunt. Figuur1: Vetzuren met de dubbele binding in de cis- (oliezuur) en de trans- (vacceenzuur) configuratie (naar: Vetzuren een evenwichtige balans uit Voedingsingrediënten een stand-van-zaken) |
De succesvolle vervanging van transvetzuren wordt niet eenvoudigweg bereikt door de verwijdering van de transisomeren. Transvetzuren hebben namelijk een aantal gunstige functionele karakteristieken: de aanwezigheid van transvetzuren beïnvloedt smeltgedrag, textuur en oxidatieve stabiliteit. Met het oog op het behoud van de gewenste functionaliteit van een vetmengsel, vereist de productie van transvrije vetmengsels of mengsels met een laag gehalte transvetzuren een aanpassing van natuurlijke oliën of vetten. Diverse technieken spelen hierop in: hydrogenatie (volledig of partieel), interesterificatie en fractionatie.
Hydrogenatie
Hydrogenatie is een hardingsproces dat als doel heeft de consistentie van het vet te wijzigen. In dit proces worden dubbele bindingen verzadigd door toevoeging van waterstofatomen. Hydrogenatie resulteert in een meer verzadigd vet met een hoger smeltpunt dan het startmateriaal. Het gericht bespelen van hydrogenatiegraad, creëert mogelijkheden voor de productie van vaste of halfvaste vetten.
De vorming van transvetzuren is een onvermijdelijke nevenreactie tijdens dit hardingsproces. Hoeveel transvetzuren uiteindelijk gevormd worden, hangt af van de grondstof en de gekozen procescondities. Dit proces wordt uitgevoerd om de houdbaarheid van oliën en vetten te verhogen door oxidatieve ranzigheid tegen te gaan (dit is de reactie van zuurstof met de dubbele bindingen in onverzadigde vetzuren). Hoe hoger de hydrogenatiegraad, hoe lager het gehalte aan onverzadigde vetzuren, hoe hoger het gehalte aan verzadigde vetzuren en hoe vaster het vet is bij kamertemperatuur.
Interesterificatie
Interesterificatie (of omestering) werd ontwikkeld als een hydrogenatie-alternatief, met de specifieke bedoeling de vorming van transvetzuren te elimineren. In dit proces worden vetzuren herschikt op het glycerolskelet (binnen één triacylglycerol of tussen triacylglycerolen onderling) (Figuur2). Interesterificatie kan zowel op chemische als enzymatische wijze. De vetzuursamenstelling wordt hierdoor niet gewijzigd, enkel de verdeling van de vetzuren.
Deze techniek kan gebruikt worden om (transvrije) zachte en smeerbare vetten te produceren.
Figuur2 : Structuur van glycerol en van een triacylglycerol (R = koolstofketen)
Fractionatie
Dit is het proces waarbij het vet of de olie wordt opgesplitst in fracties met eenzelfde smeltbereik. Wanneer vet gesmolten wordt en daarna traag gekoeld tot beneden de smelttemperatuur zullen de triacylglyceriden met een smeltpunt dat hoger ligt dat de temperatuur waarbij het mengsel wordt gehouden een kristallijne fase vormen die kan worden afgescheiden door filtratie.
Palmolie leent zich door zijn samenstelling goed voor deze techniek.
Het gerichte gebruik van bovenstaande technieken, biedt de mogelijkheid om het trans-gehalte van vetten en oliën te minimaliseren en te controleren. Een combinatie van de technieken leidt tot een grotere waaier van basismaterialen met een brede range van fysische eigenschappen, zoals vast-vet-gehalte en smeltgedrag.
Bij de vervanging van transvetzuren met het behoud van de functionele eigenschappen, bepalen vooral het vast-vet-gehalte (SFC – solid fat content) en de kristallijne elementen het fysisch succes van de trans-vrij oplossing. Performantiefenomenen moeten bij de zoektocht naar de meest geschikte oplossing ook in rekening gebracht worden. Het gaat ondermeer om het creaming- en kristallisatiegedrag en de emulgerende capaciteit. Het geïsoleerd beschouwen van één van de parameters (zoals bv. SFC) houdt risico’s in.
In het artikel gaan de auteurs dieper in op de samenstelling van vetmengsels die geschikt zijn voor bepaalde toepassingen: margarine (huishoudelijk, industrieel en voor bladerdeegtoepassingen), shortenings en frituren. Verder wordt ook kort ingegaan op een aantal toekomstscenario’s:
- Allablanckia seed oil wordt momenteel geëvalueerd als een novel food. Deze exotische olie zou een alternatief kunnen bieden voor palmolie en palmkernolie.
- Een recent patent (Wester, 2006)beschrijft verschillende pistes in de aanpak van nutritionele en texturele eigenschappen van vetmengsels.
- Fytosterolen en organogels (Bot & Agterof, 2006 en Wright & Maragoni, 2006) bieden ook mogelijkheden om structuur en textuur aan te brengen in mengsels van eetbare oliën.
- In de productie van trans-vrije mengsels met plastische eigenschappen, kan wastechnologie gebruikt worden. Het gaat om de combinatie van een aantal vetfracties met een ‘was,’ zoals bijenwas ( Shigemi, 2006).
Noot: Het bannen van transvetzuren kan gepaard gaan met een toename in verzadigde vetzuren. De verzadigde vetzuren worden in verband gebracht met een aantal minder gunstige gezondheidseffecten.
bronnen
- Wassell P., Young N. W. G. (2007). Food applications of trans fatty acid substitutes. International Journal of Food Science & Technology 42(5), pp. 503-517(15).
- Voedingsingrediënten: een stand-van-zaken (Vandamme A. & Strubbe K., 2006)