Pulsed electric field PEF - het potentieel in voedselverwerking

Verwerking met een pulserend elektrisch veld (‘pulsed electric field’, PEF) is een bekende niet-thermische techniek voor voedselconservering, maar wist u dat het ook kan worden gebruikt om de productkwaliteit en voedselproductieprocessen te verbeteren?

Verwerking met een pulserend elektrisch veld en elektroporatie beschrijven allebei dezelfde techniek. Het pulserende elektrische veld zorgt voor porievorming in celmembranen – daar komt het woord elektroporatie vandaan. Permeabilisatie is nog een term die in dit verband wordt gebruikt. De celmembranen in weefsel van micro-organismen, planten of dieren kunnen met behulp van PEF-technologie permeabel (doorlaatbaar) worden gemaakt. Dit proces van elektroporatie is geschikt voor een breed scala aan voedselprocessen en bioprocessen waarbij lage energieniveaus worden gebruikt en een lage energie-opname door het product gewenst of noodzakelijk is.

Verhoogde permeabiliteit van celmembranen

De blootstelling van biologische cellen aan een voldoende sterk extern elektrisch veld leidt tot een tijdelijk of permanent verhoogde permeabiliteit van celmembranen. Dit wordt elektroporatie genoemd. Omdat alle soorten cellen van dieren, planten en micro-organismen effectief geëlektroporeerd kunnen worden, zonder toevoeging van virale of chemische stoffen, wordt elektroporatie gezien als een universele methode en een platformtechnologie.

Voedsel- en biomassaverwerking

Elektroporatie wordt op het moment gebruikt bij voedsel- en biomassaverwerking. Bij de conservering van voedsel wordt elektroporatie gebruikt om de kleur, het aroma en het antioxidantengehalte te behouden, terwijl micro-organismen worden vernietigd. Recentelijk zijn ook de extractie van intracellulaire bestanddelen uit plantencellen en cryopreservatie met behulp van elektroporatie aangetoond.

Nieuwe toepassingen van PEF-technologie

Elektroporatie heeft potentieel getoond bij de voorbehandeling van slib en andere substraten, wat leidt tot een verhoogde productie van biogas. Andere toepassingen, zoals waterbehandeling, extractie van olie uit algen en van suiker uit suikerbiet, zijn slechts enkele van de te verwachten nieuwe toepassingen.

Concrete stappen

In de biotechnologie zullen met nieuw toepassingen van PEF-technologie steeds weer concrete stappen worden gezet, zoals de extractie uit algen en andere celkweken, verbetering van industriële processen, in het milieubehoud zoals bij afvalwaterbehandeling, de productie van biogas, energieopwekking uit biomassa en voedselverwerking zoals het verlengen van de houdbaarheid van levensmiddelen, de ontwikkeling van nieuwe levensmiddelen en het verkrijgen van nieuwe ingrediënten.

Uitdagingen voor het gebruik van elektroporatie in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie

In de voedselverwerking is optimalisatie richting de hoogste energiezuinigheid en lage operationele kosten en investeringen vereist om verdere ontwikkeling van PEF-technologie mogelijk te maken.

Pulsemaster

Mark de Boevere, algemeen directeur van Pulsemaster: “We zijn blij dat Campden BRI momenteel een Pulsemaster Solidus PEF-batchsysteem op pilot schaal heeft voor PEF-onderzoek en particuliere contractdiensten. Campden BRI heeft ruim 2.400 ledenbedrijven in 75 landen. We verwelkomen contacten vanuit commerciële bedrijven en onderzoeksinstituten die belangstelling hebben voor het ontwikkelen van specifieke applicaties voor PEF-technologie, gebaseerd op gedegen wetenschappelijk onderzoek, voor de precisie-productie van gezonde en lekkere voedingsmiddelen en dranken met een aangename textuur en consistentie.”

Campden BRI

Dr. Danny Bayliss, New Technology specialist bij Campden BRI: “Tijdens PEF-verwerking worden korte pulsen van hoge spanning toegepast om poriën in celmembranen te maken. Bij lage veldsterkte (< 10 kV/cm) kunnen poriën worden gevormd in cellen van zowel vloeibare voedingsmiddelen als bulkvoedingsmiddelen. Dit biedt vele mogelijke voordelen voor het verbeteren van processen of de productkwaliteit, zoals:

Verzachten van weefsel – vermindert de benodigde snijkracht voor producten zoals aardappelen, suikerbieten en wortelen. Voor sommige producten zijn snijkracht reducties tot 60% aangetoond
Extractie – verbeterde breuk van plantencellen voor een hogere extractie en opbrengst van sappen, eiwitten, voedingsstoffen, vitaminen en natuurlijke kleurstoffen
Drogen – verhoogt het massatransport van vloeistoffen voor een betere droging van producten
Pekelen en marineren van vleesproducten – betere diffusie verkort de tijd en verbetert de eigenschappen van de gekookte vleesproducten zoals de waterbindingscapaciteit
Mals maken – maakt enzymen vrij, en de eiwitafbraak kan de malsheid en rijping van vlees verbeteren
Verminderde vetopname – vermindert de opname van olie tijdens het bakken van plantaardige producten

Ik ben erg enthousiast over de installatie van nieuwe PEF-apparatuur in onze proeffabriek. Het Pulsemaster Solidus-systeem zal beschikbaar zijn voor vertrouwelijke proeven in april en mei. Als u belangstelling hebt in het verkennen van de mogelijkheden van PEF-technologie voor uw toepassingen, neemt u dan contact op.”

Danny Bayliss: +44(0)1386 842130 danny.bayliss@campdenbri.co.uk