Upcycling-succes met witloofwortel
In België, Frankrijk, Nederland, Italië en Duitsland worden jaarlijks 630.000 ton witloofstronken geproduceerd. De grote penwortels waarop die groeien kunnen voortaan gevaloriseerd worden tot voedingsvezels, tot bitterstoffen voor frisdranken en tot natuurlijke groeibevorderaar voor planten.
Dankzij het UA/ILVO-doctoraat van Anna Twarogowska is het proces om al deze nuttige stoffen uit de ruwe wortels te scheiden volledig herdacht tot een efficiënte, afvalloze en vooral eenvoudige procedure. “Ik mikte op een goedkope, duurzame, zero-waste bio-raffinage. De bestaande arbeidsintensieve fractioneertechnieken zoals flashchromatografie en dunnelaagchromatografie waren voor bedrijven die circulair aan de slag willen, zeker een té hoge (dure) drempel.“
Witloofwortels die na de oogst van de witte stronkjes witloof achterblijven, blijken rijk aan suikers, glutenvrije voedingsvezels en bioactieve verbindingen zoals fenolverbindingen en de bitterstoffen sesquiterpeenlactonen. Die componenten zijn verbazend stabiel, ontdekte de onderzoekster. Verschillende rassen geteeld in verschillende locaties vertoonden toch gelijkaardige concentraties aan nuttige stoffen en gelijkaardige eigenschappen.
Een reeks proeven naar de verwerkbaarheid van de eerste fractie: de bulkfractie gedroogde witloofwortel-vezel, draaide gunstig uit. Experimentele veggie-hamburgers, waar soja-eiwit voor 5 tot 10% door witloofvezels werd vervangen, toonden na bereiding een mooi bakeffect (weinig verlies van water en volume en een oliehoudend vermogen), en bovendien een aangename sappigheid, terwijl ze geen sterke vervorming van de beoogde smaakbalans veroorzaakten. “Deze vleesvervangers bevatten minder calorieën, minder suiker en dubbel zoveel vezels, en vooral, het witloofingrediënt is glutenvrij. Vanaf >6 g per 100 g mogen bedrijven de claim ‘vezelrijk’ op de verpakking plaatsen. Het nieuwe vezelpoeder zou dus een commerciële en een gezondheids-meerwaarde voor voedselproducenten en consumenten kunnen betekenen.”
In de tweede, waterige fractie zitten onder andere de sesquiterpeenlactonen. Deze componenten zijn verantwoordelijk voor de typische mild-bittere smaak van witloof. Eens geïsoleerd zijn deze componenten als bitterstof dus toepasbaar in de voeding. Maar ook in schoonheidsproducten blijken ze nuttig aanwendbaar omwille van hun antibacteriële, anti-oxidante, ontstekingsremmende en zelfs pijnstillende werking. Dit is in de wetenschappelijke literatuur reeds uitvoerig gedocumenteerd. (nvdr: Op deze productie van plant-gebaseerde functionele componenten voor cosmetica-toepassingen voert ILVO verder onderzoek uit in het onderzoeksproject InnCocells). Daarnaast liggen er voor de bioactieve componenten uit de waterige fractie ook nog kansen als bio-stimulanten voor planten (betere blad- en wortelgroei), zoals recent ook in het onderzoeksproject Bio2Bio project is bevestigd. Beide fracties uit het witloofwortel bio-raffinage proces bieden op zich dus al mooie businessmogelijkheden in de bio-economie, benadrukt co-promotor Bart van Droogenbroeck.
Vereenvoudigde verknipping
De bovenstaande componenten scheiden uit de verse ruwe witloofwortels kan voortaan via een sterk vereenvoudigde procedure, die aan het eind van de rit geen afval oplevert (zero-waste). Het proces bestaat uit 2 stappen, met de eenvoudige inzet van water in stap 1 en een sproeidroger en ethylacetaatwater als oplosmiddel in stap 2.
Ethylacetaat is een mengsel van geconcentreerd azijnzuur met gedestilleerde ethanol. In snoep en parfum wordt het toegevoegd om zijn fruitgeur, maar het werkt in andere concentraties ook als oplosmiddel tijdens extractieprocessen (cafeïne uit koffiebonen of theebladeren halen bijvoorbeeld).
“We versnipperen dus de wortels en weken de snippers vervolgens gedurende enkele uren in meerdere porties warm water. De vaste fractie kan in een droogoven gestabiliseerd worden, om daarna te vermalen tot een geconcentreerde voedingsvezel. Het afgescheiden weekwater dat de oplosbare stoffen zoals sesquiterpeenlactonen uit de wortel bevat, wordt in een sproeidroger verneveld om de aanwezige, interessante componenten op te concentreren, te verzamelen en te stabiliseren.”
Minder voedselverlies, meer waarde
Men kan dus wel stellen dat met dit onderzoek een forse stap is gezet bij het valoriseren van de reststromen uit de witloofproductie tot producten met toegevoegde waarde. De geforceerde wortels werden, van veevoeder of compostering, ‘geupcycled’ tot functionele voedingsingrediënten, die in verschillende voedseltoepassingen kunnen worden verwerkt en daar de voedingswaarde van het product en zijn functionele eigenschappen kunnen verbeteren. Anderzijds bleek de met sproeidrogen gestabiliseerde waterige fractie gebruikt te kunnen worden als uitgangsmateriaal voor het extraheren van waardevolle bioactieve verbindingen die kunnen worden gebruikt als actieve stoffen in (plantaardige) schoonheidsproducten en bio-stimulanten. “En dat allemaal terwijl voedselverlies en –verspilling actief wordt tegengegaan, dat is bio-economie op zijn mooist”, besluit co-promotor Bart Van Droogenbroeck.
Anna Twarogowska verdedigde op 30 juni 2022 haar doctoraat ‘Transformation of Belgian endive by-products into valuable products by applying a zero-waste biorefinery concept”. Promotoren zijn Prof. Dr. Luc Pieters (UA) en Dr. Ir. Bart Van Droogenbroeck (ILVO).
