Conserve­rings­me­thoden: Welke methode past bij wat ik wil?

Revolutionair was het; de ontdekking dat je voedsel lange tijd kunt conserveren! Het stelde de mens in staat om te reizen en ijskoude winters met voedselschaarste te overleven. Verhitten, vriezen, drogen, pekelen, fermenteren, konfijten; de technieken zijn ouder dan de weg naar Rome. En de ontwikkelingen staan nog altijd niet stil. 

Het achterliggende idee van conserveren is eenvoudig: hoe zorg je ervoor dat de micro-organismen die bederf veroorzaken worden geïnactiveerd of onschadelijk worden gemaakt, zodanig dat de voedingswaarde en de organische en fysieke waarde (structuur, geur, kleur, smaak etc.) van het product zo veel mogelijk behouden blijft?
De uitwerking is steeds ingewikkelder geworden. Voedselproducenten staan voor grote uitdagingen. Uit cijfers over het aankoopgedrag van consumenten blijkt dat zij een toenemende voorkeur hebben voor producten van hoge kwaliteit, een gezonde uitstraling en een lange vers-houdbaarheid; én voor producten die een minimale bewerking hebben ondergaan, én waaraan geen of weinig conserveermiddelen of andere houdbaarheids-verlengende additieven zijn toegevoegd. Daarbij zijn ze duurzaam geproduceerd en vanzelfsprekend voedselveilig. Zie hier de uitdaging.

Voedselverspilling voorkomen

Conserveren was in de oudheid voor de mens al essentieel om te kunnen overleven. In de nabije toekomst wordt het nog veel belangrijker. Over 20 jaar is de wereldbevolking zo’n beetje verdubbeld, voorspellen demografen. Op dit moment gaat er nog veel goed voedsel verloren door optredend voedselbederf; dat zal moeten veranderen. Bovendien leveren verbeteringen in conserveringstechnieken ook besparingen in energie- en watergebruik. Om aan al deze eisen en verlangens tegemoet te komen, wordt er hard gewerkt aan nieuwe milde conserveringstechnieken, en het verbeteren van bestaande. 

De oorzaken van voedselbederf

De oorzaken van voedselbederf zijn onder te verdelen in drie hoofdgroepen:
a. Biologisch bederf. Dit treedt op bij alles wat leeft, groeit en rijpt, waar wormen of maden zich op het voedsel storten en bederf veroorzaakt wordt door ongecontroleerde vermeerdering van micro-organismen als bacteriën, gisten, schimmels en virussen.
b. Chemisch bederf. Dit kan ontstaan door de onttrekking van water aan producten (ontleding), of het reageren met zuurstof. Als je olie aan de lucht bewaart oxideert deze en er ontstaan geur-, kleur- en smaakafwijkingen.
c. Fysisch bederf. Dit treedt op door de werking van licht en warmte of aanwezigheid van enzymen. Een geschilde appel kleurt bruin door polyfenoloxidase als hij in contact komt met zuurstof.

Ook conserveringstechnieken kunnen onderverdeeld worden in categorieën:
Thermische en niet-thermische conservering, biosconservering, fysisch-chemische conservering en verpakkingsconservering. 

Thermische conservering

We maken onderscheid tussen de klassieke en innovatieve thermische conservering.
Bij klassieke thermische conservering wordt de warmte van buitenaf toegevoegd via convectie, conductie en stralingswarmte. Voorbeelden zijn verwarming met stoom, lucht en infrarood. Bij de innovatieve thermische techniek wordt de warmte opgewekt door het product zelf, met behulp van elektrische weerstand of elektromagnetische energie. Voorbeelden zijn Ohmse verhitting, microgolven of radiofrequente straling.
Micro-organismen worden bij deze technieken met interne warmtegeneratie door hitte geïnactiveerd, maar de hitte wordt veel sneller dan bij klassieke thermische conservering over het levensmiddel verdeeld. Schadelijke processen, zoals de Maillard-reactie of vitamineverlies, zijn veel geringer dan bij de klassieke technieken.  

Op het gebied van niet-thermische conservering zijn er de afgelopen decennia grote stappen gemaakt. Diverse methoden worden inmiddels al in de industrie toegepast: ultrahoge hydrostatische druk (UHD); Pulsed power processen [Pulsed Electric Fields (PEF), Hoge Intensiteit Licht (HIL) en Oscillating Magnetic Field (OMF)] en straling [Elektronenstraling (E-beam), gammastraling en ultraviolet licht (UV-straling)] en koude plasma.

UHD

Bij UHD-conservering wordt het te conserveren product in een installatie onder hoge hydrostatische druk gebracht. De druk moet voor pasteurisatie tussen de 300 en 600 MPa liggen. Voor sterilisatieprocessen kan deze oplopen tot meer dan 1000 MPa. Volumetrische veranderingen door deze druk zorgen, samen met de verschuiving van de pH en ontregeling van enzymen, voor de conserverende werking. Dit is nog niet te bereiken in een continu proces; al wordt UHD al wel toegepast voor verpakte producten als fruit, groentepuree, zalm en filet americain.

PEF

Pulsed electric Fields (PEF) wordt uitgevoerd door een pulserende hoogspanningsstroom door het product heen te leiden. Deze stroom wordt opgewekt door condensatoren op te laden en die in een fractie van een seconde te ontladen in het levensmiddel. Daardoor worden (onder andere) de buitenmembranen van micro-organismen zodanig beschadigd dat herstel niet meer mogelijk is. Laboratoriumonderzoek heeft uitgewezen dat bijvoorbeeld Listeria en Eschericha coli bij een temperatuur lager dan 37 C met meer dan 5 log eenheden konden worden geïnactiveerd. 

HIL

Bij het conserveren met de Hoge Intensiteit Licht (HIL) techniek wordt het oppervlak van een product blootgesteld aan lichtenergie die varieert tussen 0 tot 12 J/cm2, gedurende een pulsduur van 100 s tot enkele microseconden. Het aantal lichtpulsen ligt tussen de 1 en 20. Deze wijze van conserveren is geschikt voor de behandeling van transparante vloeistoffen. Ook kun je gladde oppervlakten met deze techniek decontamineren. Het effect van HIL op bijvoorbeeld karkassen is echter zeer klein. Dit komt doordat er relatief veel ‘schaduw’ in een karkas is, en de micro-organismen met deze methode dus niet ‘geraakt’ worden. Dan zijn er meerdere flitsen nodig om het DNA van het micro-organisme te beschadigen. 

E-beam

Ontwikkelingen op het gebied van de Elektronenstraling (E-beam) technologie kunnen in de nabije toekomst voor een doorbraak zorgen. Deze technologie is gebaseerd op het opwekken van een bundel hoog-energetisch geladen elektronen via een elektronenversneller. Deze bundel wordt vervolgens op het te behandelen product gericht. Hierdoor worden er in het product radicalen gevormd, die de DNA-structuur van micro-organismen beschadigen. De methode doodt zowel ziekteverwekkende micro-organismen als bederf-veroorzakende micro-organismen.
De effecten van E-beam-behandeling zijn vergelijkbaar met die van gammastralen gevormd door radioactieve isotopen, zoals die worden toegepast bij de meer conventionele doorstralingstechnieken. Beide technieken vallen onder het Warenwetbesluit Doorstraalde Waren. In die wet staat dat per producttype een goedkeuring van het ministerie van VWS moet worden verkregen. De maximaal toelaatbare stralingsdosis bedraagt 10 kGy.

Een voordeel van de E-beam technologie boven conventionele doorstralingstechnieken, is dat er geen radioactieve bronnen toegepast worden; de benodigde energie wordt ter plekke gegenereerd. Je kunt je producten dus in het productiebedrijf, in-line, behandelen. Een beperking is er ook. E-beam heeft een geringe indringdiepte. Bij het wettelijk maximaal toegestane energieniveau van 10 MeV, komen daarom alleen producten met een beperkte dikte (3,5 tot 7 cm) in aanmerking; voor hamburgers is dat ruim voldoende. 

Gamma doorstraling

De op 22 februari 1999 in werking getreden Richtlijn 1999/2 betreffende behandeling van voedsel met ioniserende straling, geeft aan dat de doorstraling van producten zoals kruiden, specerijen, maar ook garnalen en vlees van pluimvee, doorstraald mogen worden. Het gebruik van doorstraling met gammastralen dat door de FAO/WHO is aanbevolen, elimineert 1 à 2 kGy de pathogene micro-organismen zoals Campylobacter, Salmonella en E. Coli.  

UV

Een derde mogelijkheid is het gebruik van Ultraviolet (UV) licht. Deze methode wordt vooral gebruikt om oppervlakken te desinfecteren. UV mag wettelijk niet rechtstreeks op vlees toegepast worden, onder andere vanwege het slechte doordringende vermogen van UV licht. Daarbij komt dat vlees doorgaans ook vet bevat: een UV behandeling zal leiden tot ranzigheid daarvan. 

Bioconservering

Bioconservering is het houdbaar maken van een levensmiddel door, of met, stoffen die door een micro-organisme gemaakt worden, zoals bij fermentatie. Daarbij worden antimicrobiële producten gevormd, zoals melk-, azijn- en propionzuur, diacetyl, waterstofperoxide en bacteriocines (waarvan nisine de bekendste is). Deze stoffen kunnen ook aan levensmiddelen toegevoegd worden. Ze hebben dan hetzelfde effect als wanneer ze ontstaan tijdens de fermentatie. 

Fysisch chemische conservering

Fysisch chemische conservering omvat het hele scala aan maatregelen waardoor enerzijds de groei van micro-organismen en ontkieming van sporen geremd wordt, en anderzijds sporen gevoelig gemaakt worden voor een inactiverende behandeling.
Stoffen die op de bacteriegroei remmend werken zijn bijvoorbeeld de organische zuren, bioactieve peptiden, suikeresters, lactoferrinen, bacterieremmende plantenextracten en bacterieremmende polymeren als chitosan en geoxideerde koolhydraten. Stoffen die bacteriesporen gevoelig kunnen maken, zijn bijvoorbeeld chelerende stoffen (o.a. natriumlactaat, citraat en acetaat) EDTA of polyfosfaat, het bacteriolytisch enzym lysozym, en sporen ontkiemende inducerende stoffen (als L-alanine en L-cysteïne). Chelerende stoffen zijn ook in staat om gram-negatieve bacteriën gevoelig te maken voor bacteriocines.

Verpakkingsconservering

Verpakkingsconservering is het verpakken onder vacuüm of onder beschermende gasatmosfeer (CO2 / O2 / N2). Er worden steeds meer verpakkingen ontwikkeld die op een actieve manier bijdragen aan de houdbaarheid van producten. Deze verpakkingen geven stoffen af als antimicrobiële (bacteriocines of organische zuren), anti-oxidantia (BHA en BHT) of foto-sensitizers (moleculen die micro-organismen gevoelig maken voor licht). Ook het wegvangen van ongewenste stoffen zoals zuurstof wordt steeds meer toegepast.

Tot slot

Welke conserveringstechniek je ook gaat toepassen; beoordeel vooraf nauwkeurig welke vorm van bederf (fysisch, type microbiologisch bederf) je bij jouw product moet tegengaan en pas daar je methode op toe.

[email protected]