Evaluation of the nutritional and functional properties during processing of edible drink in the highlands of Ecuador

In de ijle, dunne lucht van de Andes, waar de zon fel is en de nachten koud, is maïs meer dan alleen een gewas; het is een levenslijn. Al duizenden jaren verbouwen mensen in deze hooggelegen regio's van Ecuador dit graan, waarbij ze het hebben aangepast om te overleven onder omstandigheden die andere planten zouden verstikken. Hoewel maïs wereldwijd bekend staat als een bron van energie, die de zetmeel levert die ons lichaam voedt, draagt het ook een verborgen potentieel in zich binnen de korrels. Afhankelijk van de kleur van het graan bevat de plant verschillende natuurlijke verbindingen die als antioxidanten kunnen fungeren, wat helpt om het lichaam te beschermen tegen schade. In de afgelopen decennia hebben wetenschappers geleerd dat de manier waarop we voedsel verwerken — of we het nu laten kiemen, koken of laten fermenteren — deze nutritionele eigenschappen aanzienlijk kan veranderen. Dit is met name waar het gaat om traditionele gefermenteerde dranken, waarbij de werking van microben eenvoudige suikers transformeert in complexe smaken en potentieel gunstige stoffen. Het begrijpen van deze veranderingen gaat niet alleen over het behoud van traditie; het gaat over het vinden van nieuwe manieren om de voeding te verbeteren en waarde te creëren voor de boeren die deze unieke variëteiten verbouwen.

Een team van onderzoekers uit Ecuador en Zuid-Korea ging op zoek naar dit potentieel door vijf specifieke soorten maïs te onderzoeken die zijn ontwikkeld voor de hooglanden. Deze variëteiten, gecreëerd door het Nationaal Instituut voor Landbouwkundig Onderzoek in Ecuador, verschillen in kleur en textuur, variërend van wit en geel tot een diep zwart-paars. De wetenschappers wilden zien wat er met de nutritionele samenstelling van deze granen gebeurt terwijl ze door drie verschillende stadia gaan: eerst als rauwe korrels, daarna nadat ze zijn ontkiemd, en tot slot nadat ze zijn verwerkt tot een traditionele gefermenteerde drank die bekend staat als chicha. Het doel was om te bepalen of de verwerkingsstappen de gunstige verbindingen hielpen of schaadden, en welke maïsvariëteit de beste kandidaat zou zijn voor het creëren van een gezonde, functionele drank.

De reis begon in het laboratorium met de rauwe granen. De onderzoekers maten de fysieke kenmerken van elke variëteit en merkten op dat de witte, bloemige korrels de grootste en zwaarste waren, terwijl de gele, zoete korrels de kleinste waren. Ze analyseerden ook de kleur van de granen met een gevoelig instrument dat lichtheid en tint meet. Zoals verwacht was de zwart-paarse variëteit de donkerste, terwijl de gele en witte granen veel lichter waren. Dit kleurverschil is significant omdat het wijst op de aanwezigheid van verschillende natuurlijke pigmenten, zoals de gele carotenoïden in de heldere granen en de paarse anthocyanen in de donkere granen. Deze pigmenten worden vaak gelinkt aan gezondheidsvoordelen, omdat ze fungeren als antioxidanten die schadelijke moleculen in het lichaam neutraliseren.

Vervolgens namen de onderzoekers de granen en lieten ze ontkiemen. Dit proces houdt in dat de zaden in water worden geweekt en in een warme omgeving worden geplaatst totdat ze beginnen te groeien. Tijdens deze fase worden de zaden wakker en beginnen ze hun opgeslagen energie af te breken om de nieuwe plant te voeden. De onderzoekers ontdekten dat dit kiemproces de chemische landschappen van de granen veranderde. In bijna elke variëteit nam de hoeveelheid suiker toe naarmate het zetmeel werd afgebroken in eenvoudigere vormen. Belangrijker nog, het kiemen veroorzaakte een stijging in polyfenolen, een brede groep plantenverbindingen die bekend staan om hun antioxiderende eigenschappen. Het vermogen van de granen om oxidatie te bestrijden verbeterde over de hele linie. De resultaten waren echter niet uniform; de donkerpaarse variëteit zag een lichte daling in haar anthocyanengehalte tijdens het kiemen, waarschijnlijk omdat deze delicate verbindingen gevoelig zijn voor de veranderingen die in het zaad plaatsvinden. Ondertussen vertoonde een van de gele variëteiten een opvallende toename van carotenoïden, wat suggereert dat het kiemproces specifieke voedingsstoffen kan stimuleren afhankelijk van de genetische opmaak van het graan.

De laatste fase van het experiment hield in dat de ontkiemde korrels werden omgezet in een drankje. De onderzoekers mengden de gemalen, ontkiemde maïs met water en lieten het twee dagen lang fermenteren op kamertemperatuur. Dit is de traditionele methode voor het maken van chicha, een drank die al eeuwenlang deel uitmaakt van het dieet in de Andes. Terwijl het mengsel fermenteerde, veranderde de omgeving snel. De zuurgraad van de vloeistof nam toe en de pH daalde, waardoor een omgeving ontstond waarin gunstige bacteriën en gisten konden gedijen. De onderzoekers volgden deze veranderingen dagelijks en observeerden dat de suikerniveaus fluctueerden terwijl de microben ze consumeerden. Toen ze de uiteindelijke drank analyseerden, ontdekten ze dat het fermentatieproces de algehele antioxidantactiviteit over het algemeen verminderde in vergelijking met het ontkiemde graan. Dit suggereert dat de microben of de chemische omstandigheden van de fermentatie enkele van de gunstige verbindingen kunnen afbreken. Er was echter een opmerkelijke uitzondering. De donkerpaarse variëteit, INIAP 199, behield zelfs na de fermentatie een zeer hoog niveau aan polyfenolen, waardoor zij uitsteeg boven de andere vier variëteiten.

De studie stopte niet bij de chemische analyse; het vroeg ook aan mensen wat zij van de drankjes vonden. Een panel van veertig personen, bestaande uit zowel lokale bewoners als onderzoekers, proefde de chicha gemaakt van elk van de vijf maïsvariëteiten. Zij beoordeelden de drankjes op kleur, geur, smaak en textuur. De resultaten waren opvallend. De drank gemaakt van de donkerpaarse maïs kreeg de hoogste scores voor kleur en algehele kwaliteit. De panelleden gaven duidelijk de voorkeur aan de diepe, rijke tint van de paarse variëteit. In contrast hiermee kreeg de drank gemaakt van de witte maïs de laagste scores op alle fronten, met name voor geur en smaak. Deze voorkeur voor de donkere variëteit komt overeen met de chemische bevindingen, aangezien het paarse graan niet alleen het meest aantrekkelijk oogde, maar ook de hoogste concentraties van de gezondheidsbevorderende verbindingen bevatte die het fermentatieproces overleefden.

De onderzoekers concludeerden dat de keuze van de maïsvariëteit cruciaal is bij het ontwikkelen van functionele voedingsmiddelen. Hoewel het kiemen over het algemeen de nutritionele waarde van het graan verhoogt door de suikers en antioxidanten te vergroten, kan de daaropvolgende fermentatiestap deze voordelen veranderen. De studie suggereert dat niet alle maïs in dit opzicht gelijk is. De donkerpaarse variëteit, INIAP 199, kwam naar voren als een uitschieter, met een unieke combinatie van een hoog antioxidantengehalte en een sterke consumentenappeal. Deze bevinding wijst op een specifieke strategie voor boeren en voedselproducenten: door de juiste variëteit te selecteren en te begrijpen hoe deze reageert op verwerking, is het mogelijk om traditionele producten te creëren die zowel heerlijk als nutritioneel superieur zijn. Het werk benadrukt dat de genetische diversiteit van maïs in de Ecuadoriaanse hooglanden een ongekende potentie heeft voor het verbeteren van de menselijke gezondheid en het ondersteunen van lokale economieën, mits de verwerkingsmethoden worden afgestemd op het behoud van de unieke kwaliteiten van elk graan.